FR2461901A1 - Capteur d'energie solaire, chauffe-eau et dispositif de chauffage avec pompe a chaleur comportant ledit capteur - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN CAPTEUR D'ENERGIE SOLAIRE, UN CHAUFFE-EAU ET UN DISPOSITIF DE CHAUFFAGE AVEC POMPE A CHALEUR COMPORTANT LEDIT CAPTEUR. CE CAPTEUR 1 EST CONSTITUE D'AU MOINS TROIS FEUILLES DE MATIERE PLASTIQUE 3, 4, 5 SOLIDARISEES DE FACON A DELIMITER UN CONDUIT 6 DE CIRCULATION DE FLUIDE GAZEUX, COMPORTANT DES MOYENS D'ENTREE 9 ET DE SORTIE 10 DU FLUIDE ET UNE CHAMBRE D'ISOLATION 7, AU MOINS LA FEUILLE 3 CONSTITUANT LA PAROI EXTERIEURE DE LA CHAMBRE EST PERMEABLE AUX RADIATIONS SOLAIRES. IL EST CARACTERISE EN CE QU'IL COMPORTE:-DES MOYENS D'ABSORPTION 5 DE L'ENERGIE SOLAIRE EN CONTACT AVEC LE FLUIDE GAZEUX;-AU MOINS UNE OUVERTURE 8 FAISANT COMMUNIQUER LE CONDUIT DE CIRCULATION DE FLUIDE 6 ET LA CHAMBRE D'ISOLATION7;-DES MOYENS DE FIXATION 15 DU CAPTEUR 1 A UNE SURFACE SUPPORT. CE CAPTEUR DESTINE A CHAUFFER NOTAMMENT UN FLUIDE GAZEUX EST INTERESSANT A UTILISER POUR LA REALISATION D'UN CHAUFFE-EAU ET D'UN DISPOSITIF DE CHAUFFAGE AVEC POMPE A CHALEUR.
Description
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CAPTEUR D'ENERGIE SOLAIRE, CHAUFFE-EAU ET DISPOSITIF DE
CHAUFFAGE AVEC POMPE A CHALEUR COMPORTANT LEDIT CAPTEUR
La présente invention concerne un capteur d'énergie solaire, elle concerne également un chauffe-eau et un dispositif de chauffage avec pompe à chaleur comportant ledit capteur. Le capteur d'énergie solaire, appelé aussi capteur solaire,objet de l'invention est plus particulièrement un capteur solaire gonflable destiné au chauffage d'un
fluide gazeux, notamment au chauffage de l'air.
Pour le chauffage de l'air par énergie solaire on a souvent utilisé des capteurs solaires analogues à ceux utilisés pour le chauffage d'un fluide caloporteur liquide, c'est-à-dire des capteurs solaires constitués d'un élément absorbeur placé dans un caisson rigide comportant une paroi transparente, le fluide gazeux circulant au contact de
l'élément absorbeur.
Bien que ce type de capteur donne satisfaction pour le chauffage de l'air, ces capteurs sont peu aisés à manipuler car rigides, lourds et encombrants. La manutention difficile des capteurs de ce type est gênante car les capteurs d'énergie solaire destinés à chauffer de l'air sont souvent utilisés en habitat mobile, par exemple pour le chauffage domestique ou associés à un échangeur air/eau pour la production d'eau chaude. Les capteurs solaires destinés à chauffer de l'air sont aussi souvent utilisés dans le domaine agricole par exemple pour le séchage de fourrage, de grains, les lieux de stockage de ces produits étant souvent
éloignés les uns des autres dans une exploitation agricole.
On a alors réalisé un capteur solaire destiné au chauffage de l'air qui soit facilement déplaçable car apte à être roulé pour le transport. Un tel capteur comporte généralement un conduit gonflable formé de deux feuilles de matière plastique de couleur foncée solidarisées de façon étanche selon leur pourtour tout en ménageant une entrée et une sortie pour l'air. Ce conduit joue le rôle d'élément absorbeur. Pour améliorer le rendement de ces capteurs, le conduit gonflable est isolé
thermiquement par une enveloppe gonflable emprisonnant une couche d'air.
L'enveloppe gonflable est délimitée par une feuille de matière plastique perméable au rayonnement solaire et une paroi du conduit, l'enveloppe joue le rôle de chambre d'isolation. Le conduit et l'enveloppe sont
isolés l'un par rapport à l'autre.
L'air à chauffer est introduit dans le conduit par un ventilateur. L'enveloppe gonflable peut être gonflée à l'aide d'un
deuxième ventilateur ou d'une source d'air comprimé.
Bien que ce mode de réalisation de capteur solaire formé de feuilles de matière plastique donne à peu près satisfaction son
fonctionnement présente deux difficultés essentielles.
La première difficulté survient lorsqu'il apparaît une différence de pression importante entre la pression de l'air dans l'enveloppe et la pression de l'air dans le conduit. En effet si la pression de l'air dans l'enveloppe est beaucoup plus faible que la pression de l'air dans le conduit, la section de l'enveloppe est plus faible et de ce fait l'isolation thermique du conduit n'est plus aussi efficace et le rendement du capteur diminue. Si la pression de l'air dans le conduit est beaucoup plus faible que la pression de l'air dans l'enveloppe, la section de passage de l'aur à chauffer dans le conduit diminue, l'écoulement de l'air est entravé provoquant une diminution du
débit et entraînant des risques de surchauffe.
Ainsi pour des capteurs dont le débit d'air est soumis à des variations importantes, des systèmes de régulation et/ou de contrôle
et/ou de sécurité sont nécessaires.
La deuxième difficulté survient lors d'un arrêt, volontaire ou
accidentel de la Circulation de l'air à chauffer ou'même pour-de très-
faibles débits d'air. En effet, si le débit d'air est très faible ou même nul, d'une part la chaleur absorbée par le conduit n'est plus évacuée par l'air et d'autre part l'enveloppe gonflable évite les pertes thermiques du conduit vers l'extérieur, donc évite le refroidissement du conduit. Le capteur solaire qui est réalisé en feuilles de matière plastique dont la résistance thermique est relativement faible risque de ce fait d'être
détérioré par surchauffe.
Un but de l'invention est un capteur d'énergie solaire destiné à chauffer notamment un fluide gazeux, constitué d'un conduit destiné à la
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circulation de l'air et d'une enveloppe assurant l'isolation thermique qui n'impose pas de disposer soit d'une source de gaz comprimé soit d'un
ventilateur supplémentaire pour assurer le gonflage de l'enveloppe.
Un autre but de l'invention est un capteur d'énergie solaire formé de feuilles de matière plastique dont les risques de détérioration
par surchauffe sont très limités voire même nuls.
Encore un autre but de l'invention est un capteur d'énergie solaire de construction simple et économique, qui soit facilement
transportable et déplaçable.
L'invention a également pour but un capteur d'énergie solaire destiné à chauffer un fluide gazeux qui puisse aisément être adapté à un
échangeur air/eau ou à une pompe à chaleur.
Il a maintenant été trouvé un capteur d'énergie solaire destiné à chauffer notamment un fluide gazeux, ledit capteur étant constitué d'au moins trois feuilles de matière plastique solidarisées de façon à délimiter un conduit de circulation de fluide gazeux, ledit conduit comportant des moyens d'entrée et de sortie dudit fluide et une chambre d'isolation, au moins la feuille constituant la paroi extérieure de ladite chambre étant perméable aux radiations solaires, caractérisé en ce qu'il comporte: - des moyens d'absorption de l'énergie solaire en contact avec ledit fluide gazeux, au moins une ouverture faisant communiquer le conduit de circulation de fluide et la chambre d'isolation, - des moyens de fixation dudit capteur à une surface support. Pour délimiter le conduit de circulation de fluide, deux feuilles de matière plastique sont solidarisées de façon étanche selon leur pourtour tout en ménageant des ouvertures d'entrée et de sortie du fluide entre les deux feuilles de matière plastique, c'est-à-dire dans le conduit. Les moyens d'entrée et de sortie du fluide gazeux peuvent être constitués par des manchons tubulaires soudés ou collés à la périphérie
des ouvertures.
Pour délimiter la chambre d'isolation, la feuille constituant la paroi extérieure de celle-ci est solidarisée selon tout son pourtour, de
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façon étanche, à l'une des feuilles délimitant le conduit.
De préférence le capteur d'énergie solaire selon la présente invention est constitué de feuilles de matière plastique de dimensions analogues, en forme de rectangle allongé aux largeurs duquel deux trapèzes isocèles sont associés par leurs grandes bases, les feuilles constituant le conduit de circulation de fluide n'étant pas solidarisées selon les petites bases des trapèzes. De préférence selon les largeurs du rectangle sont associées comme ci-avant des surfaces analogues à des trapèzes isocèles dont les côtés non parallèles sont en forme de courbe afin que le conduit de circulation de fluide présente en fonctionnement à
ses extrémités, un ajutage profilé.
Les feuilles de matière plastique peuvent être solidarisées de façon étanche par tout moyen approprié comme par exemple par collage ou
par soudage, notamment par soudage par ultrasons. Avantageusement les-
feuilles sont solidarisées de façon telle qu'un rebord extérieur soit formé. La ou les feuilles de matière plastique perméables aux radiations solaires sont réalisées de préférence en matières plastiques qui allient à la fois des propriétés mécaniques suffisantes, une bonne tenue au vieillissement, une bonne résistance aux ultraviolets, une bonne tenue en température tout en étant suffisament perméables aux radiations solaires et souples par emploi éventuel de plastifiants internes ou externes. Des adjuvants appropriés par exemple pour améliorer la tenue aux ultraviolets ou la tenue en température peuvent être incorporés à ces
matières plastiques.
La ou les feuilles de matière plastique peuvent être du type "film" éventuellement armé par exemple à l'aide d'un réseau de fils noyé
dans le matériau les constituant ou être en tissu enduit.
Comme matière plastique pour réaliser les feuilles perméables aux radiations solaires on peut utiliser des polymères ou copolymères obtenus par polymérisation d'un ou plusieurs: monomères vinyliques tels que le chlorure de vinyle, le chlorure de vinylidène, le fluorure de vinylidène; alfa-oléfines telles que l'éthylène, le propylène; dérivés acryliques tels que l'acrylonitrile, l'acrylate, le méthacrylate; oléfines polyhalogénées telles que le polytétrafluoroéthylène; acétals polyvinyliques. On peut aussi utiliser des polycondensats tels que les polyesters, les polyamides, les polyuréthannes, des polymères polysiloxaniques, des polymères cellulosiques tels que l'acétate de cellulose. Le conduit de circulation de fluide et la chambre d'isolation communiquent par au moins une ouverture dans la feuille de matière plastique les séparant. La ou les ouvertures sont situées dans la première moitié du conduit de circulation de fluide, c'est-à-dire entre l'entrée et le milieu du conduit, de préférence la o les ouvertures sont situées au voisinage de l'entrée du conduit, le mode de répartition de
plusieurs ouvertures n'est pas critique.
La surface d'une ouverture ou la somme de leurs surfaces dans le cas de plusieurs ouvertures quand le capteur est en fonctionnement est très Faible vis-à-vis de la surface de la feuille de matière plastique comportant la ou les ouvertures. Ainsi le rapport de la surface de l'ouverture ou de la somme des surfaces des ouvertures à la surface de la feuille de matière plastique est inférieure à 1/10 000 et même
généralement inférieure à 1/20 000.
La ou les ouvertures peuvent être réalisées par perçage, à
l'emporte pièce, par déchirement, par coupure à l'aide d'une lame...
Eventuellement la feuille de matière plastique constituant la paroi extérieure de la chambre d'isolation peut comporter au voisinage de la sortie du conduit de circulation de fluide des moyens de fuite (tels que valve, trou, fente,...) permettant la sortie du fluide gazeux contenu dans la chambre d'isolation vers l'extérieur. La section de passage des moyens de fuite est inférieure à la section de l'ouverture ou à la somme des sections des ouvertures assurant la communication entre le
conduit de circulation de fluide et la chambre d'isolation.
Pour atteindre un rendement satisfaisant d'un capteur d'énergie solaire destiné à chauffer un fluide gazeux il est nécessaire que d'une part la vitesse du fluide gazeux dans le conduit ne soit pas trop faible pour que l'on puisse chauffer un volume suffisant de fluide et que d'autre part le temps de séjour du fluide dans le conduit ne soit pas trop court afin que l'élévation de la température du fluide soit suffisante. Ainsi pour que l'utilisateur puisse faire fonctionner le
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capteur d'énergie solaire avec un rendement satisfaisant, le capteur selon l'invention comporte en outre des moyens limitant la hauteur
moyenne du conduit de circulation de fluide.
Avantageusement pour pouvoir atteindre un rendement optimum, les moyens limitant la hauteur moyenne du conduit de circulation de fluide sont tels que le rapport de la hauteur moyenne dudit conduit à sa largeur
est inférieur à 0,20 et de préférence inférieur à 0,15.
Dans le présent texte, la hauteur moyenne et la largeur du conduit sont définies dans la zone du conduit o la section de passage du
fluide gazeux est sensiblement constante.
Ainsi le terme "largeur" désignera la dimension, dans cette zone, du conduit de circulation de fluide comptée perpendiculairement au sens d'écoulement du fluide et parallèlement à la surface sur laquelle le
capteur est posé.
Le terme "hauteur moyenne" désignera la moyenne arithmétique, dans cette zone, des distances des points de la feuille de matière plastique séparant le conduit de circulation de fluide et la chambre d'isolation à la feuille de matière plastique délimitant le conduit
sensiblement parallèle à la surface sur laquelle le capteur est posé.
Dans cette zone la section de passage du fluide gazeux peut être de forme sensiblement rectangulaire, ou en forme de rectangle curviligne ou en forme d'un rectangle selon une longueur duquel un secteur
circulaire est associé.
Selon un premier mode de réalisation le capteur d'énergie solaire objet de l'invention, les moyens d'absorption de l'énergie solaire sont constitués par l'une des feuilles de matière plastique délimitant le conduit de circulation de fluide gazeux, ladite feuille
étant de couleur foncée.
De préférence la feuille de matière plastique de couleur foncée
est d'aspect mat.
La feuille de matière plastique de couleur foncée peut être la feuille de matière plastique séparant le conduit de circulation de fluide et la chambre d'isolation, de préférence la feuille de matière plastique de couleur foncée est la feuille de matière plastique délimitant le conduit de circulation de fluide la plus éloignée de la chambre
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d'isolation. Le fluide gazeux en circulant au contact de la feuille de matière plastique de couleur foncée s'échauffe et transporte les calories
dues aux radiations solaires vers des zones plus froides.
La feuille de matière plastique de couleur foncée est
avantageusement opaque, elle peut être bleue, verte, rouge, noire...
Pour la réaliser, on utilise de préférence des matières plastiques qui allient à la fois des propriétés mécaniques suffisantes, la souplesse, une bonne tenue au vieillissement, une bonne résistance aux ultraviolets et une bonne tenue en température. Des adjuvants appropriés par exemple pour améliorer la tenue aux ultraviolets ou la tenue en température peuvent être incorporés à ces matières plastiques. Comme matière plastique pour réaliser la feuille de couleur foncée on peut utiliser des matières plastiques analogues à celles utilisées pour les feuilles perméables aux radiations solaires mais comportant des colorants ou des
pigments tel que du noir de carbone.
La feuille de matière plastique de couleur foncée peut aussi être gaufrée, cloquée. Elle peut aussi être semblable à un film complexe bullé analogue à ceux utilisés pour l'emballage de matériel fragile, ceci est particulièrement intéressant lorsque la feuille de matière plastique de couleur foncée est la feuille la plus proche de la surface sur
laquelle le capteur est posé.
La feuille de matière plastique de couleur foncée peut éventuellement être armée par exemple à l'aide d'un réseau de fils de
polyamide noyé dans le matériau la constituant.
Selon ce premier mode de réalisation les moyens limitant la hauteur moyenne du conduit de circulation de fluide peuvent être constitués par des bandes de matière plastique solidaires à leurs extrémités des feuilles de matière plastique délimitant ledit conduit lesdites bandes étant sensiblement perpendiculaires auxdites feuilles
lorsqu'un fluide gazeux circule dans ledit conduit.
Les moyens limitant la hauteur moyenne du conduit de circulation de fluide peuvent aussi être constitués par des entretoises placées à l'intérieur dudit conduit perpendiculairement à la direction de l'écoulement du fluide gazeux, sensiblement parallèlement aux feuilles de
matière plastique.
Les entretoises peuvent être de profil en forme de I très allongé, placé horizontalement et de longueur telle que le conduit soit tendu transversalement, c'est-à-dire perpendiculairement à la direction
d'écoulement du fluide gazeux.
Les entretoises peuvent être formées d'un profilé de matière
plastique ou métallique.
Selon un deuxième mode de réalisation le capteur d'énergie solaire objet de l'invention est tel que les moyens d'absorption d'énergie solaire sont constitués par un élément absorbeur situé à
l'intérieur du conduit de circulation de fluide gazeux.
Eventuellement selon ce deuxième mode de réalisation l'élément absorbeur est constitué d'au moins un ensemble formé par une feuille de matière plastique de couleur foncée solidaire d'une entretoise, ladite
feuille flottant dans le fluide gazeux.
Eventuellement aussi un capteur d'énergie solaire selon ce deuxième mode de réalisation peut présenter à l'intérieur du conduit de circulation de fluide gazeux un élément absorbeur qui comporte des-moyens de circulation d'un fluide liquide en relations d'échange thermique avec lui. Un tel élément absorbeur peut comporter, fixé à l'une ou l'autre de ses faces, un conduit de circulation de fluide liquide. L'élément absorbeur peut aussi être constitué par deux feuilles thermoconductrices fixées face contre face en enserrant le conduit de circulation de fluide liquide, un élément absorbeur tel que décrit dans le brevet belge
nO 878 040 convient particulièrement bien.
De préférence selon ce deuxième mode de réalisation l'élément absorbeur est sous forme d'une plaque mince qui constitue également les moyens pour limiter la hauteur moyenne du conduit de circulation de
fluide.
De préférence la face de l'élément absorbeur exposée aux radiations solaires est de couleur foncée et d'aspect mat. Pour cela elle peut être enduite d'un revêtement ou d'une peinture, par-exemple de couleur noire, verte, rouge, bleue. La couleur foncée et l'aspect mat de la face de l'élément absorbeur exposée aux radiations solaires peuvent être obtenue par attaque chimique du matériau constituant l'élément absorbeur. De préférence la face de l'élément absorbeur non exposée aux radiations solaires est de couleur claire, pour un élément absorbeur
réalisé en métal, cette race peut être polie.
De préférence encore les moyens destinés à limiter la hauteur du conduit de circulation de fluide permettent aussi de pouvoir diminuer temporairement la largeur de l'élément absorbeur lors de son introduction dans le conduit, l'élément absorbeur en reprenant sa largeur initiale tend transversalement les feuilles de matière plastique délimitant le conduit. Les moyens pour limiter la hauteur du conduit de circulation de fluide peuvent être constitués par un pliage longitudinal de la plaque de
profil sensiblement en N ou de profil en zig-zag.
Le rôle de l'élément absorbeur comportant les moyens pour limiter la hauteur du conduit de circulation de fluide sera mieux compris
par la description ci-après de divers modes de réalisation d'éléments
absorbeurs en forme de plaque placés à l'intérieur d'un conduit.
Avantageusement le capteur d'énergie solaire objet de la présente invention comporte en outre au contact de la face extérieure de
la feuille de matière plastique non exposée au soleil un matelas isolant.
Ce matelas isolant a notamment pour rôle d'assurer un bon isolement thermique du capteur vis-à-vis de la surface support sur
laquelle le capteur est posé.
Le matelas isolant peut être constitué d'une couche de matériau thermiquement isolant fixée, par exemple par collage, à la face extérieure de la feuille de matière plastique non exposée au soleil ou seulement disposée sur la surface support avant la mise en place du capteur. La couche de matériau thermiquement isolant permet, outre l'isolement thermique du capteur vis-à-vis de la surface, d'éviter toute détérioration du capteur par les éventuelles irrégularités de la surface
sur laquelle celui-ci est posé.
La couche en matériau thermiquement isolant ou couche thermiquement isolante peut être réalisée en matériau cellulaire, parmi les matériaux qui conviennent bien on peut citer des mousses ou produits allégés obtenus à partir de polystyrène, de polyuréthanne, de polyéthylène, de polyamide, de polychlorure de vinyle, plastifiés ou non et auxquels peuvent être incorporés des adjuvants appropriés par exemple
pour améliorer leur tenue aux ultraviolets et/ou en température.
La couche thermiquement isolante peut aussi être réalisée en laine de verre ou de roche. Elle peut aussi éventuellement être un panneau de bois ou un panneau de copeaux de bois agglomérés à l'aide d'un liant. La couche thermiquement isolante peut aussi être constituée d'une nappe de matériau textile non tissé en filament de polymères tels que par exemple polyamide, polyester, polyoléfine; on utilise de préférence les
polymères à base de polyester et polypropylène.
Les matériaux textiles non tissés obtenus par filage direct ou fondu, type SPtJNBONDED, fabriqués par RHCNE-POULENC TEXTILE à partir de filaments continus polyester liés mécaniquement par aiguilletage
commercialisés sous le nom de BIDIM conviennent particulièrement bien.
Le matériau textile non tissé peut éventuellement être imprégné.
Le produit d'imprégnation peut être une résine silicone, du polyuréthanne, du polychlorure de vinyle, du néoprène ou bien encore des
résines bitumineuses.
Une couche thermiquement isolante réalisée en matériau textile non tissé peut être enduite sur l'une et/ou l'autre de ses faces. Le produit d'enduction peut être choisi parmi les produits d'imprégnation, de préférence le produit d'enduction est une résine polyuréthanne ou du
néoprène.
Le matelas isolant peut aussi éventuellement être analogue à la chambre d'isolation, il est alors limité par une feuille de matière plastique et au moins une ouverture fait communiquer le conduit de circulation de fluide et le matelas isolant. L'isolation thermique est dans ce cas obtenue par la présence d'une couche de fluide gazeux entre la feuille de matière plastique non exposée aux radiations solaires du conduit de circulation de fluide et la feuille de matière plastique délimitant le matelas isolant, les deux feuilles étant bien sûr
solidarisées de façon étanche selon leur pourtour.
On ne sort pas du cadre de l'invention en associant un matelas
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il isolant analogue à la chambre d'isolation et une couche de matériau thermiquement isolant par exemple en matériau textile non tissé disposée
sur la surface support avant la mise en place du capteur.
Le capteur d'énergie solaire selon la présente invention offre lorsqu'il est en service une grande prise au vent. Afin d'éviter l'arrachage et l'envol du capteur, celui-ci présente des moyens de
fixation efficaces.
Les moyens de fixation du capteur d'énergie solaire à la surface peuvent être constitués par un réseau de fils situé au-dessus dudit
capteur, ledit réseau étant accroché à ladite surface support.
Le réseau de fils peut être-constitué de câbles tendus ou d'un grillage ou encore d'un filet. Le réseau est fermement accroché à la surface support soit par l'intermédiaire de crochets ou d'anneaux fixés directement à celle-ci, soit par l'intermédiaire de piquets, enfoncés à
travers la surface support, et pourvus d'anneaux ou de crochets.
Un tel réseau de fils constitue des moyens de fixation efficace et présente l'avantage d'éviter un gonflement excessif de la chambre
d'isolation, ce qui diminue la prise au vent du capteur.
Selon une variante de réalisation, les moyens de fixation du capteur d'énergie solaire à la surface peuvent être constitués par des piquets coopérant avec des anneaux ou des oeillets situés le long des bords dudit capteur, lesdits piquets étant plantés dans la surface support. Les oeillets peuvent être situés dans les rebords formés lors de la solidarisation des feuilles de matière plastique constituant le capteur. Un capteur d'énergie solaire dont les moyens de fixation sont constitués par des piquets coopérant avec des anneaux ou des oeillets est particulièrement destiné à être utilisé de façon mobile car il ne nécessite pas de préparation préalable de la surface destinée à recevoir
le capteur, les piquets étant plantés directement dans le sol.
Bien que l'on se soit référé dans le présent texte à une surface support telle que par exemple la surface du sol ou d'une terrasse ou d'un toit, on ne sort pas du cadre de l'invention en fixant le capteur à une surface telle que définie par un réseau de câbles tendus ou un treillis
métallique, le capteur étant fixé aux câbles ou au treillis.
Le capteur est fixé à la surface support par des moyens de fixation constitués par des anneaux ou des oeillets situés le long des bords dudit capteur coopérant avec les câbles ou le treillis définissant
ladite surface support.
Ce mode de support du capteur selon l'invention présente l'avantage de pouvoir disposer aisément d'une surface support inclinée
par rapport à la surface réelle du sol, ou d'une terrasse, ou d'un toit.
Un capteur selon l'invention fixé àune telle surface support
est de préférence un capteur comportant un matelas isolant.
Le capteur d'énergie solaire objet de l'invention peut être utilisé pour la construction d'un chauffe-eau également objet de l'invention. Un tel chauffe-eau comporte un échangeur de chaleur ayant deux compartiments, le premier compartiment étant parcouru par l'eau à chauffer, le deuxième compartiment étant parcouru par un fluide gazeux chaud, ledit deuxième compartiment faisant partie d'un circuit comportant des moyens de circulation du fluide à travers un capteur d'énergie
solaire selon la présente invention, placé en amont dudit échangeur.
Le compartiment de l'échangeur de chaleur parcouru par le fluide gazeux chaud peut faire partie d'un circuit ouvert, c'est-à-dire que le fluide gazeux qui a perdu une partie des calories qu'il véhiculait, dans l'échangeur est renvoyé directement dans l'atmosphère ou est utilisé par
exemple dans une installation de chauffage à air.
De préférence le chauffe-eau est tel que le compartiment parcouru par le fluide gazeux de l'échangeur de chaleur fait partie d'un circuit bouclé, c'est-à-dire que le fluide gazeux sortant de l'échangeur de chaleur est renvoyé à l'entrée du capteur d'énergie solaire. Ce mode
de réalisation du chauffe-eau améliore le rendement thermique de celui-ci.
Le capteur d'énergie solaire objet de l'invention peut être aussi utilisé pour la construction d'un dispositif de chauffage avec
pompe à chaleur qui fait aussi partie de la présente invention.
Ce dispositif de chauffage avec pompe à,chaleur absorbant l'énergie thermique de l'air environnant est tel que l'air constituant la source froide circule dans un circuit comportant un échangeur de chaleur,
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le premier compartiment dudit échangeur étant parcouru par le fluide thermique, le deuxième compartiment dudit échangeur étant parcouru par l'air faisant partie d'un circuit comportant des moyens de circulation de l'air et placé en amont dudit échangeur un capteur d'énergie solaire
selon la présente invention.
De préférence si l'air sortant du deuxième compartiment est plus chaud que l'air environnant le compartiment parcouru par l'air de l'échangeur de chaleur fait partie d'un circuit bouclé, c'est-à-dire que l'air sortant de l'échangeur de chaleur est renvoyé à l'entrée du capteur d'énergiesolaire. Ce mode de réalisation du dispositif améliore encore
le coefficient de performance de la pompe à chaleur.
La compréhension de l'invention sera facilitée par la
description des figures ci-jointes qui illustrent à titre d'exemples,
schématiquement et sans échelle déterminée divers modes de réalisation de capteurs d'énergie solaire selon la présente invention ainsi que d'un chauffe-eau et d'un dispositif de chauffage avec pompe à chaleur
également selon la présente invention.
La figure 1 est une vue extérieure de dessus d'un premier mode
de réalisation d'un capteur d'énergie solaire selon l'invention.
La figure 2 est une vue du capteur selon la figure 1 en coupe par un plan II II perpendiculaire à la surface sur laquelle le capteur
est posé.
Les figures 3, 4 et 5 sont des vues en coupe par des plans perpendiculaires analogues au plan II II de variantes de capteurs
d'énergie solaire selon ce premier mode de réalisation.
La figure 6 représente un autre mode de fixaton d'un capteur
d'énergie solaire selon l'invention.
La figure 7 est une vue en coupe par un plan analogue au plan II II d'un deuxième mode de réalisation d'un capteur d'énergie solaire
selon l'invention.
Les figures 8 a et b sont des sections transversales d'autres modes de réalisation d'éléments absorbeurs destinés à un capteur objet de
la présente invention.
La figure 9 est une vue en perspective d'un autre mode de
réalisation d'une partie d'un élément absorbeur.
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La figure 10 est une vue extérieure de dessus d'un troisième mode de réalisation d'un capteur d'énergie solaire selon la présente invention. La figure 11 est une coupe par un plan X X perpendiculaire à la
surface du sol d'un capteur d'énergie solaire selon la figure 10.
La figure 12 est un schéma de principe d'un chauffe-eau
comportant un capteur d'énergie solaire objet de l'invention.
La figure 13 est un schéma de principe d'un dispositif de chauffage avec pompe à chaleur comportant un capteur d'énergie solaire
objet de l'invention.
Un premier mode de réalisation de capteur d'énergie solaire
selon l'invention et des variantes sont représentés figures 1 à 4.
Le capteur d'énergie solaire (1) objet de l'invention représenté au repos en vue de dessus figure 1 et en fonctionnement en coupe par un plan Il II perpendiculaire à la surface sur laquelle le capteur est posé, est constitué de trois feuilles de matière plastique (3, 4, 5). Les feuilles (4) et (5) délimitent le conduit de circulation de fluide
gazeux, les feuilles (3) et (4) délimitent la chambre d'isolation (7).
Les feuilles de matière plastique (3, 4, 5) sont de dimensions analogues, elles ont sensiblement la forme d'un rectangle allongé aux largeurs duquel deux trapèzes isocèles sont associés par leur grande base. Les feuilles (3, 4) sont solidarisées de façon étanche selon la totalité de leur pourtour, les feuilles (4, 5) sont solidarisées également de façon étanche selon leur pourtour sauf selon les petites bases des trapèzes laissant des zones ouvertes (12, 13) afin de ménager des moyens d'entrée (9) et de sortie (10) du fluide gazeux dans et hors du conduit (6). Des manchons tubulaires (11) sont soudés ou collés à la périphérie des zones ouvertes (12, 13) afin de permettre de raccorder aisément les moyens d'entrée (9) et de sortie (10) du capteur d'énergie solaire respectivement à une soufflerie en amont et à un circuit
d'utilisation en aval.
Les feuilles de matière plastique (3, 4, 5) sont solidarisées par soudage de façon telle qu'un rebord (14) soit formé selon les deux
longueurs des feuilles.
La feuille de matière plastique (3) constituant la paroi
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extérieure de la chambre d'isolation (7) est perméable aux radiations solaires. La feuille de matière plastique (4) peut être également perméable aux radiations solaires, la feuille de matière plastique (5) est alors de couleur foncée et d'aspect mat et constitue les moyens
d'absorption de l'énergie solaire.
La feuille de matière plastique (4) peut éventuellement être de couleur foncée et d'aspect mat et constituer les moyens d'absorption de
l'énergie solaire.
Une ouverture (8) dans la feuille (4), située au voisinage de l'entrée du conduit assure la communication entre le conduit (6) et la chambre d'isolation (7). Le rôle de l'ouverture (8) apparaîtra lors de la
description ci-après du fonctionnement du capteur.
Le capteur (1) est fixé à la surface (2) sur laquelle il est posé à l'aide de piquets (15) traversant des oeillets (16), c'est-à-dire des trous sertis de bagues de métal, prévus dans les rebords (14). Les piquets (15), analogues à des piquets de tente, sont plantés dans la surface support (2), par exemple dans le sol sur la surface duquel est
posé le capteur d'énergie solaire.
Un tel capteur d'énergie solaire est au repos sensiblement plat, il peut être roulé facilement, car réalisé en feuilles de matière plastique souple. La mise en service et le fonctionnement de ce capteur
d'énergie solaire sont décrit ci-après.
Le capteur est apporté sur le lieu d'utilisation sous forme d'un rouleau. Après que la surface du sol destiné à recevoir le capteur ait été préparée par exemple par applanissement et éventuellement épandage d'un lit de sable ou de gravier, le capteur est déroulé. Eventuellement avant de dérouler le capteur, on peut placer sur la surface un matelas
isolant par exemple constitué d'une nappe de matériau textile non tissé.
Le capteur est fixé à la surface du sol au moyen de piquets (15)
traversant les oeillets (16) et s'enfonçant dans le sol.
Les moyens d'entrée (9) du capteur d'énergie solaire sont raccordés à une soufflerie et les moyens de sortie (10) sont reliés à un
circuit d'utilisation du fluide chauffé qui est le plus souvent de l'air.
Le moteur de la soufflerie est mis en fonctionnement, l'air à chauffer penètre dans le conduit de circulation de fluide (6) qui se gonfle. Pratiquement simultanément de l'air pénètre dans la chambre d'isolation (7) par l'ouverture (8) dans la feuille (4) et provoque le gonflage de celle-ci. La pression de l'air contenu dans la chambre d'isolation (7) et la pression de l'air circulant dans le conduit de
circulation (6) sont sensiblement égales.
L'air qui circule dans le conduit (6) s'échauffe au contact de la feuille de matière plastique (5) de couleur foncée qui joue le râle d'absorbeur, et ressort du conduit (6) par la sortie (10) d'o l'air
chauffé est dirigé vers le circuit d'utilisation.
Ci-avant a été exposé le fonctionnement du capteur d'énergie solaire selon l'invention, lors du démarrage de l'installation de chauffage d'air et en régime établi, cependant le débit de l'air dans le conduit peut diminuer fortement lors d'incidents de fonctionnement ou être même nul lors de pannes ou de procédures d'arrêts de fonctionnement de l'installation, et ce sont dans les conditions de faibles débits d'air ou de débits nuls que les risques de destruction par surchauffe du
capteur d'énergie solaire selon l'art antérieur sont importants.
La description ci-après du fonctionnement du capteur d'énergie
solaire selon l'invention lors d'une forte baisse du débit d'air montre bien l'un des avantages du capteur selon la présente invention vis-à-vis
des capteurs selon l'art antérieur.
La pression de l'air dans le conduit de circulation (6) étant une fonction du débit de la soufflerie, une diminution du débit d'air dans le conduit (6) entraîne un échauffement supérieur de l'air et risque de détériorer les feuilles de matière plastique (4) et (5) mais cette diminution du débit d'air entraîne aussi la diminution de la pression dans le conduit (6) et de par la présence de l'ouverture (8), une diminution de la pression dans la chambre d'isolation (7) qui est ainsi moins gonflée donc moins isolante thermiquement pour le conduit (6). Les pertes thermiques de l'air circulant dans le conduit (6) vers l'extérieur sont alors plus importantes et les risques de surchauffe sont pratiquement supprimés ainsi que les risques de détérioration du capteur
d'énergie solaire.
La mise en oeuvre et le fonctionnement du capteur décrits 24 6190 i ciavant l'ont été en se référant au premier mode de réalisation du capteur d'énergie solaire selon la présente invention. Les capteurs d'énergie solaire selon les variantes et autres modes de réalisation décrits ciaprès ont des modes de mise en oeuvre et de fonctionnement
identiques.
Une variante de ce premier mode de réalisation du capteur d'énergie solaire selon l'invention est représentée en coupe par un plan analogue au plan II II figure 3. Ce capteur est analogue au capteur décrit ci- avant cependant les feuilles de matière plastique (4) et (5) délimitant le conduit de circulation de fluide sont également solidarisées en (17), par exemple par soudage, selon une ligne parallèle à la longueur du capteur, hormis au voisinage des moyens d'entrée et de sortie du fluide gazeux. Le fluide gazeux est donc divisé et circule dans la zone médiane du capteur (1) dans un conduit (6) formé de deux conduits élémentaires sensiblement parallèles (6a) et (6b), ces deux flux de fluide gazeux se rejoignent vers la sortie du capteur. La feuille (4) présente alors deux ouvertures (8a) et (8b) qui font communiquer les deux
conduits élémentaires (6a) et (6b) avec la chambre d'isolation (7).
Selon cette variante, la chambre d'isolation (7) est cloisonnée par une feuille de matière plastique (18) perméable aux radiations solaires. Cette feuille (18) est solidarisée à la feuille (4) d'une façon analogue à la feuille (3), elle peut être d'une épaisseur plus faible que la feuille (3) car elle ne subit pas d'agressions extérieures. La feuille (18) cloisonne la chambre d'isolation (7) en deux compartiments (7a) et (7b), ce qui diminue les courants de convection à l'intérieur de la chambre d'isolation (7) et diminue les pertes thermiques. La feuille (18) comporte au moins une ouverture (19) faisant communiquer les
compartiments (7a) et (7b).
Une autre variante du premier mode de réalisation du capteur d'énergie solaire selon l'invention est représentée figure 4, en coupe
par un plan analogue au plan II II.
Le capteur d'énergie solaire selon cette variante est analogue au capteur représenté figures 1 et 2 mais afin d'améliorer son rendement il comporte des moyens limitant la hauteur du conduit de circulation de
fluide.
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Ce capteur (1) comporte des bandelettes de matière plastique (20), solidaires à leurs extrémités, par exemple par soudage ou par collage des feuilles de matière plastique (4, 5) délimitant le conduit de circulation de fluide (6). Ces bandes (20) ont une longueur telle qu'elles limitent le gonflement du conduit (6) vers le haut afin que le rapport de la hauteur moyenne du conduit à sa largeur soit inférieur à
0,20 et même inférieur à 0,15.
Les bandes (20) sont généralement régulièrement réparties selon la longueur et/ou la largeur du conduit et sont sensiblement perpendiculaires aux feuilles de matière plastique (4, 5) délimitant le
conduit (6) lorsqu'un fluide gazeux circule dans celui-ci.
Encore une variante de réalisation du capteur d'énergie solaire
selon ce premier mode de réalisation est représenté figure 5.
Ce capteur est analogue au capteur représenté figures 1 et 2, les moyens destinés à limiter la hauteur du conduit de circulation de fluide sont ici constitués par des entretoises (22) de profil en forme de I très allongé placées à l'intérieur du conduit (6) perpendiculairement à la direction de l'écoulement du fluide gazeux, l'âme (23) du I étant sensiblement parallèle aux feuilles de matière plastique (4, 5). La dimension du I selon la direction d'écoulement du fluide gazeux est faible vis-à-vis de la longueur du I, c'est-à-dire de la longueur de son âme. Les ailes (24) du I sont d'une hauteur telle que les feuilles de matière plastique (4, 5) soient tendues transversalement par le I, lors du fonctionnement du capteur la hauteur moyenne du conduit de circulation de fluide (6) est sensiblement égale à la hauteur des ailes du I Le capteur d'énergie solaire (1) représenté figure 6 est placé sur un matelas isolant (25), les moyens de fixation à la surface support (2) sont constitués par un réseau de fils (26) situé au-dessus du capteur (1), le réseau de fils (26) est accroché à la surface support au moyen
* d'anneaux (27) fixés à la surface support (2).
Le réseau de fils peut être constitué de fils tendus tel que représenté ou bien le réseau de fils peut être sous forme d'un grillage ou d'une grille ou encore d'un filet. Le réseau de fils peut être accroché à des anneaux ou à des crochets fixés à des piquets
enfoncés dans la surface support.
Le capteur d'énergie solaire (1) selon le deuxième mode de réalisation représenté en coupe figure 7 comporte des moyens d'absorption d'énergie solaire constitués par un élément absorbeur (27) situé à l'intérieur du conduit de circulation de fluide gazeux et qui constitue également les moyens pour limiter la hauteur du conduit de circulation de fluide. Selon le mode de réalisation représenté l'élément absorbeur (27) est constitué de deux profilés longitudinaux (28) en forme d'arcs de cercle reliés par une plaque (29) comportant dans sa zone médiane un
pliage longitudinal de profil sensiblement en forme de N (30).
Les profilés longitudinaux (28) et le pliage en N de l'élément absorbeur (27) servent d'une part à maintenir écartées les feuilles de matière plastique (4, 5) délimitant le conduit (6) et d'autre part permettent de tendre transversalement ces feuilles ce qui permet de limiter la hauteur du conduit (6) d'une façon analogue aux entretoises
selon le mode de réalisation décrit précédemment.
Les feuilles de matière plastique (4) et (5) étant maintenues à distance des deux faces de l'élément absorbeur (27) le fluide gazeux circule dans le conduit (6) au contact de ces deux faces ce qui favorise les échanges thermiques entre le fluide gazeux et l'élément absorbeur L'élément absorbeur peut être formé à l'aide d'une plaque pleine c'est-à-dire sans trous la traversant de part en part. Il peut aussi comporter des trous ou des fentes analogues à des fentes de volets métallique qui permettent le mélangeage des écoulements du fluide gazeux
situés de part et d'autre de l'élément absorbeur.
Les dimensions des profilés longitudinaux (28) et du pliage en N (30) comptées perpendiculairement à la surface (2) sur laquelle le capteur (1) est posé, ainsi que la dimension de l'élément absorbeur comptée parallèlement à cette surface (2) sont choisies de façon telle que les feuilles de matière plastique (4, 5) délimitant le conduit de circulation de fluide (6) soient tendues transversalement en s'appuyant sur les profilés (28) et sur les sommets (31, 32) du pliage en N. L'élément absorbeur (27) peut être réalisé en divers matériaux
notamment en matière plastique, de préférence il est réalisé en métal.
L'épaisseur de la plaque (29) constituant l'élément absorbeur (27) est choisie de façon telle que le pliage en forme de N soit déformable manuellement par une action de compression exercée transversalement sur les profilés (28) afin de permettre une diminution temporaire de la largeur de l'élément absorbeur (27) facilitant son introduction dans le
conduit de circulation de fluide (6).
Les éléments absorbeurs (27) selon les modes de réalisation représentés figures 8 a et b sont constitués d'une plaque comportant un
pliage qui se présente en coupe transversale en zig-zag.
L'élément absorbeur (27) représenté figure 8 a comporte également des profilés longitidinaux (28). L'élément absorbeur (27) représenté figure 8 b ne comporte pas de profilés longitudinaux, ceux-ci sont remplacés par un pliage adapté (31) de la plaque constituant
l'élément absorbeur (27).
Une partie d'un autre mode de réalisation d'un élément absorbeur destiné à un capteur d'énergie solaire selon l'invention est représenté figure 9. Selon ce mode de réalisation un élément absorbeur est constitué d'au moins un ensemble tel que représenté figure 9. Un tel ensemble est constitué d'une feuille de matière plastique de couleur foncée (60) sensiblement rectangulaire, solidaire d'une entretoise (22) en forme de I
très allongé telle que décrite ci-avant.
L'ensemble constitué de la feuille (60) et de l'entretoise (22) est introduit dans le conduit de circulation de fluide, la feuille (60) flottant dans le courant de fluide gazeux quand le capteur est en
fonctionnement.
Plusieurs ensembles tels que décrits peuvent être introduits dans le conduit de circulation de fluide, ils sont alors avantageusement
reliés entre eux par exemple par une cordelette.
Bien que le capteur selon l'invention ait été décrit ci-avant en se référant plus particulièrement à un capteur dont le conduit de circulation de fluide gazeux est sensiblement rectiligne on ne sort pas du cadre de l'invention en réalisant un capteur dont le conduit de circulation de fluide gazeux est en forme de U. Un tel capteur d'énergie solaire selon ce troisième mode de réalisation et objet de l'invention
est représenté figures 9 et 10.
La figure 10 est une vue de dessus du capteur au repos et la figure 11 est une vue en coupe par un plan XX perpendiculaire à la
surface sur laquelle le capteur est posé, du capteur en fonctionnement.
Le capteur (1) selon ce troisième mode de réalisation est formé de trois feuilles de matière plastique (3, 4, 5), solidarisées de façon telle que les feuilles (4) et (5) délimitent le conduit de circulation de fluide gazeux (6) et que les feuilles (3) et (4) délimitent la chambre
d'isolation (7).
Les feuilles de matière plastique (3, 4, 5) sont de dimensions analogues, elles ont sensiblement la forme d'un rectangle à une largeur duquel sont associés par leur grande base deux trapèzes rectangles
isocèles (32).
Les feuilles (3) et (4) sont solidarisées de façon étanche selon la totalité de leur pourtour, ainsi que selon une partie (33) de la médiane du rectangle en laissant les feuilles (3) et (4) séparées dans la
zone (34).
Les feuilles (4) et (5) sont solidarisées également de façon étanche selon leur pourtour et selon la partie (33) de la médiane du rectangle sauf selon les petites bases des trapèzes (32) laissant des
zones ouvertes (12, 13) et selon la largeur (35) du rectangle.
Les zones ouvertes (12, 13) ménagent des moyens d'entrée (9) et des moyens de sortie (10) du fluide gazeux dans et hors du conduit (6), des manchons tubulaires (11) sont collés ou soudés à la périphérie des
zones ouvertes (12, 13).
Selon la largeur (35) du rectangle les feuilles (4) et (5) sont solidarisées de façon étanche mais amovible, c'est-à-dire d'une façon telle que les feuilles (4) et (5) puissent être séparées. Pour ce faire les feuilles (4) et (5) sont de préférence solidarisées selon la largeur (35) par des dispositifs de liaison (36) permettant de relier à volonté les feuilles (4) et (5) de façon étanche, ces dispositifs peuvent être des agrafes, des boutons pressions, des fermetures à curseur. Le rôle de
ce dispositif de liaison apparaîtra ci-après.
Le capteur d'énergie solaire ainsi réalisé possède ainsi un conduit de circulation de fluide gazeux (6) en forme de U qui présente une branche d'entrée (37) et une branche de sortie (38) reliées par un
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passage au niveau de la zone (34). Le capteur possède aussi une chambre d'isolation (7) également en forme de U. Une ouverture (8) dans la feuille (4) située dans la branche d'entrée (37) du conduit (6) et de préférence au voisinage de l'entrée (9) du conduit (6) assure la communication entre le conduit (6) et la chambre d'isolation (7). Le rôle de cette ouverture (8) a été décrit ci-avant. Les moyens d'absorption de l'énergie solaire du capteur représenté figures 10 et 11 sont constitués par un élément absorbeur (27) situé dans le conduit de circulation de fluide (6) analogue à ceux décrits précédemment mais réalisé en deux parties, chacune étant glissée dans l'une des branches du U formé par le conduit (6). Les deux parties de l'élément absorbeur (27) sont aisément introduites dans le conduit (6) par séparation des feuilles (4) et (5) selon la largeur (35) au moyen du
dispositif de liaison (36).
Selon les longueurs du rectangle les feuilles (3, 4, 5) sont solidarisées de façon telle qu'un rebord (14) soit formé dans lequel sont prévus des oeillets (16) utilisés pour la fixation du capteur (1) à la
surface (2) sur laquelle le capteur est posé.
Le capteur d'énergie solaire représenté figures 10 et 11 comporte des feuilles de matière plastique (3) et (4) perméables aux
radiations solaires.
On ne sort pas du cadre de l'invention en réalisant un capteur d'énergie solaire dont le conduit de circulation de fluide gazeux est en forme de U qui ne comporte pas un élément absorbeur situé dans le conduit mais dont les moyens d'absorption de l'énergie solaire sont constitués par la feuille (5) de couleur foncée. Un tel capteur est analogue au capteur selon le premier mode de réalisation décrit ci-avant. Ce capteur peut ne pas comporter de dispositif de liaison (36) selon la largeur (35) du rectangle, les feuilles (4) et (5) étant alors solidarisées de façon
étanche par exemple par soudage ou collage.
Les divers modes de réalisation du capteur d'énergie solaire selon l'invention et leurs variantes décrits ci-avant l'ont été à titre d'exemple et l'on ne sort pas du cadre de la présente invention en
combinant entre eux ces modes de réalisation et/ou variantes.
Les capteurs d'énergie solaire selon les modes de réalisation et leurs variantes objets de l'invention peuvent être utilisés pour le chauffage de l'eau dans la réalisation d'un chauffe-eau également objet de l'invention ou pour la réalisation d'un dispositif de chauffage avec pompe à chaleur, aussi objet de l'invention, absorbant l'énergie thermique de l'air environnant et dont le coefficient de performance de
la pompe à chaleur est notablement amélioré.
Le chauffe-eau selon l'invention représenté schématiquement figure 12, comporte principalement un échangeur de chaleur (39), un capteur d'énergie solaire objet de l'invention (1), des moyens de
circulation (42) du fluide gazeux.
L'échangeur de chaleur (39) a deux compartiments (40) et (41)
pourvus chacun de moyens d'entrée et de sortie d'un fluide.
Le premier compartiment (40) est parcouru par l'eau; pour cela il est pourvu de moyens d'entrée (43) de l'eau à chauffer et de moyens de
sortie (44) de l'eau chauffée.
Le deuxième compartiment (41) est parcouru par un fluide gazeux, pour cela il est pourvu de moyens d'entrée (45) du fluide gazeux chaud et de moyens de sortie (46) du fluide gazeux après échange thermique avec
l'eau circulant dans le premier compartiment (40).
Le deuxième compartiment (41) de l'échangeur de chaleur (39) fait partie d'un circuit bouclé qui comporte les moyens de circulation du fluide gazeux (42) qui sont par exemple un ventilateur et un capteur d'énergie solaire (1) selon l'invention placé en amont de l'échangeur (39). Les moyens de sortie (46) du deuxième compartiment (41) de l'échangeur de chaleur (39) sont reliés à l'entrée (9) du capteur (1) par l'intermédiaire des moyens de circulation (42). La sortie (10) du capteur (1) est reliée directement aux moyens d'entrée (45) du deuxième
compartiment (41).
L'air qui a été chauffé dans le capteur d'énergie solaire (1) entre en (45) dans le deuxième compartiment (41) de l'échangeur de chaleur (39) o il cède les calories qu'il transporte à l'eau qui circule dans le premier compartiment (40) de l'échangeur de chaleur, l'eau chaude sort de ce premier compartiment en (44) et est dirigée vers le circuit
d'utilisation.
L'air refroidi sort du deuxième compartiment (41) en (46) et est recyclé à l'entrée (9) du capteur (1) par les moyens de circulation de
l'air (42).
Le dispositif de chauffage avec pompe à chaleur absorbant l'énergie thermique de l'air environnant représenté schématiquement figure 13 comporte principalement un échangeur de chaleur (47) dont l'un des compartiments est parcouru par le fluide thermique d'une pompe à chaleur (48) et dont l'autre compartiment est parcouru par l'air chauffé
préalablement dans le capteur (1).
L'échangeur de chaleur (47) comporte ainsi un premier compartiment (49) faisant partie de la pompe à chaleur (48) pourvu de moyens d'entrée (51) et de moyens de sortie (52) du fluide thermique, et un deuxième compartiment (50) pourvu de moyens d'entrée (53) et de moyens
de sortie (54) de l'air.
Le deuxième compartiment (50) de l'échangeur (47) fait partie d'un circuit qui comporte des moyens de circulation de l'air (55) tels que par exemple un ventilateur, et un capteur d'énergie solaire (1) selon
l'invention placé en amont de l'échangeur (47).
Le circuit contenant le fluide thermique de la pompe à chaleur est constitué d'un compresseur (56), d'un condenseur (57) du fluide thermique, d'une vanne de détente (58) du fluide thermique, d'un évaporateur qui est ici le premier compartiment (49) de l'échangeur de
chaleur (51).
La pompe à chaleur (48) du dispositif de chauffage emprunte de la chaleur au milieu en contact avec l'évaporateur (49), la source froide qui est ici l'air circulant dans le deuxième compartiment (50) de l'échangeur de chaleur. La pompe à chaleur (48) restitue de la chaleur par l'intermédiaire du condenseur (57) au circuit d'utilisation (59) qui est la source chaude. La température de l'air en contact avec l'évaporateur (49) ayant été élevée par la circulation préalable de l'air dans le capteur d'énergie solaire (1) selon l'invention, la différence de température entre la source chaude et la source froide est diminuée et par voie de conséquence, le coefficient de performance de la pompe à
chaleur (48) est augmenté.
Eventuellement le deuxième compartiment (50> de l'échangeur de
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chaleur (51) peut faire partie d'un circuit bouclé, dans ce cas ses moyens de sortie (54) sont reliés à l'entrée (9) du capteur d'énergie
solaire (1), l'air étant recyclé par les moyens de circulation (55).
Selon ces deux modes de réalisation du dispositif de chauffage selon l'invention, il est avantageux de prévoir une entrée d'air froid à commande automatique dans le circuit poarcouru par l'air, ou de recycler directement à l'entrée du compartiment parcouru par l'air une partie de l'air sortant de celui-ci, pour que la temoérature de l'air en contact avec l'évaporateur (49) ne soit pas trop élevée afin que la pompe à chaleur fonctionne dans les conditions optimales, c'est-à-dire avec une différence de température entre la source chaude et la source froide de
l'ordre de 20 OC.
Un tel dispositif de chauffage est particulièrement intéressant à utiliser en hiver. En effet, d'une part l'ensoleillement faible de cette saison ne permet pas toujours de chauffer à l'aide d'un capteur d'énergie solaire l'air froid extérieur à une température suffisante pour qu'il soit utilisé directement dans une installation de chauffage, et d'autre part latempérature très faible de l'air extérieur impose à une pompe à chaleur un fonctionnement avec une différence de température entre la source chaude et la source froide beaucoup trop importante pour
que le coefficient de performance de la pompe à chaleur soit convenable.
Le capteur d'énergie solaire objet de l'invention présente de
nombreux avantages vis-à-vis des capteurs conçus selon l'art antérieur.
En effet, le capteur d'énergie solaire selon l'invention est d'une conception simple et il est facilement transportable puisqu'il peut
être roulé aisément.
Un avantage important du capteur objet de l'invention est que les risques de détérioration par surchauffe des feuilles de matière plastique le constituant sont pratiquement éliminées de par la communication existant entre la chambre d'isolation et le conduit de circulation de fluide gazeux, le gonflage et le dégonflage de la chambre
d'isolation étant liés à la circulation du fluide gazeux dans le conduit.
De plus un tel capteur d'énergie solaire est intéressant à utiliser pour la réalisation d'un chauffe-eau et d'un dispositif de
chauffage avec pompe à chaleur d'un coefficient de performance élevé.
Claims (14)
1 - Capteur d'énergie solaire destiné à chauffer notamment un fluide gazeux, ledit capteur étant constitué d'au moins trois feuilles de matière plastique solidarisées de façon à délimiter un conduit de circulation de fluide gazeux, ledit conduit comportant des moyens d'entrée et de sortie dudit fluide et une chambre d'isolation, au moins la feuille constituant la paroi extérieure de ladite chambre étant perméable aux radiations solaires, caractérisé en ce qu'il comporte - des moyens d'absorption de l'énergie solaire en contact avec ledit fluide gazeux, - au moins une ouverture faisant communiquer le conduit de circulation de fluide et la chambre d'isolation, - des moyens de fixation dudit capteur à une surface
support.
2 - Capteur d'énergie solaire selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens limitant la hauteur
moyenne du conduit de circulation de fluide.
3 - Capteur d'énergie solaire selon l'une quelconque des
revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens limitant la
hauteur moyenne du conduit de circulation de fluide sont tels que le rapport de la hauteur moyenne dudit conduit à sa largeur est inférieur à 0,20. 4 - Capteur d'énergie solaire selon l'une quelconque des
revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens d'absorption de
l'énergie solaire sont constitués par l'une des feuilles de matière plastique délimitant le conduit de circulation de fluide gazeux, ladite
feuille étant de couleur foncée.
- Capteur d'énergie solaire selon l'une quelconque des
revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens limitant la
hauteur moyenne du conduit de circulation de fluide sont constitués par des bandes de matière plastique solidaires à leurs extrémités des feuilles de matière plastique délimitant ledit conduit lesdites bandes étant sensiblement perpendiculaires auxdites feuilles lorsqu'un fluide
gazeux circule dans ledit conduit.
î 6 - Capteur d'énergie solaire selon l'une quelconque des
revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens limitant la
hauteur moyenne du conduit sont constitués par des entretoises placées à l'intérieur dudit conduit perpendiculairement à la direction de l'écoulement du fluide gazeux, sensiblement parallèlement aux feuilles de
matière plastique.
7 - Capteur d'énergie solaire selon l'une quelconque des
revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens d'absorption
d'énergie solaire sont constitués par un élément absorbeur situé à
l'intérieur du conduit de circulation de fluide gazeux.
8 - Capteur d'énergie solaire selon l'une quelconque des
revendications 1 à 3, 6 et 7, caractérisé en ce que l'élément absorbeur
est constitué d'au moins un ensemble formé par une feuille de matière plastique de couleur foncée solidaire d'une entretoise, ladite feuille
flottant dans le fluide gazeux.
9 - Capteur d'énergie solaire selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément absorbeur comporte des moyens de
circulation d'un fluide liquide.
- Capteur d'énergie solaire selon l'une quelconque des
revendications 1 à 3 ou 7, caractérisé en ce que l'élément absorbeur est
sous forme d'une plaque mince qui constitue également les moyens pour
limiter la hauteur moyenne du conduit de circulation de fluide.
11 - Capteur d'énergie solaire selon la revendication 10, caractérisé en ce que lesdits moyens sont constitués par un pliage
longitudinal de profil sensiblement en N de ladite plaque.
12 - Capteur d'énergie solaire selon la revendication 10, caractérisé en ce que lesdits moyens sont constitués par un pliage
longitudinal de profil en zig-zag de ladite plaque.
13 - Capteur d'énergie solaire selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au
contact de la face extérieure de la feuille de matière plastique non
exposée au soleil un matelas isolant.
14 - Capteur d'énergie solaire selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit matelas isolant est constitué d'une couche de
matériau thermiquement isolant.
- Capteur d'énergie solaire selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit matelas isolant est analogue à la chambre d'isolation et est limité par une feuille de matière plastique, au moins une ouverture faisant communiquer le conduit de circulation de fluide et
ledit matelas isolant.
16 - Capteur d'énergie solaire selon l'une quelconque des
revendications 1 à 15, caractérisé en ce que les moyens de fixation dudit
capteur à une surface support sont constitués par un réseau de fils situé au-dessus dudit capteur ledit réseau étant accroché à ladite surface
support.
17 - Capteur d'énergie solaire selon l'une quelconque des
revendications 1 à 15, caractérisé en ce que les moyens de fixation dudit
capteur à une surface support sont constitués par des piquets coopérant avec des anneaux ou des oeillets situés le long des bords dudit capteur,
lesdits piquets étant plantés dans la surface support.
18 - Capteur d'énergie solaire selon l'une quelconque des
revendications 1 à 15, caractérisé en ce que les moyens de fixation dudit
capteur à une surface support sont constitués par des anneaux ou des oeillets situés le long des bords dudit capteur coopérant avec les câbles ou le treillis définissant ladite surface support 19 - Chauffe-eau caractérisé en ce qu'il comporte un échangeur de chaleur ayant deux compartiments, le premier compartiment étant parcouru par l'eau à chauffer, le deuxième compartiment étant parcouru par un fluide gazeux chaud, ledit deuxième compartiment faisant partie d'un circuit comportant des moyens de circulation du fluide et placé en amont dudit échangeur un capteur d'énergie solaire selon l'une quelconque
des revendications 1 à 18.
- Chauffe-eau selon la revendication 19, caractérisé en ce que le deuxième compartiment dudit échangeur de chaleur fait partie d'un
circuit bouclé.
21 - Dispositif de chauffage avec pompe à chaleur absorbant l'énergie thermique de l'air environnant, caractérisé en ce que l'air constituant la source froide circule dans un circuit comportant un échangeur de chaleur, le premier compartiment dudit échangeur étant parcouru par le fluide thermique, le deuxième compartiment dudit
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échangeur étant parcouru par l'air faisant partie d'un circuit comportant des moyens de circulation de l'air et placé en amont dudit échangeur un
capteur d'énergie solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à
18. 22 - Dispositif de chauffage selon la revendication 21, caractérisé en ce que le deuxième compartiment dudit échangeur de chaleur
fait partie d'un circuit bouclé.
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