FR2462668A1 - Indirect solar heat collector - has heat pipes embedded in moulded plastics heat absorbent foam matrix - Google Patents

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Abstract

The solar collector consists of an insulated enclosure (1) and an insulated base (6). The transparent cover (2) may be single or double glazed. A moulded plastics mattress (8) is fitted inside the enclosure and covers the entire base area. The mattress is moulded from a cellular plastics incorporating rows of truncated pyramids moulded onto the surface to form channels intersecting each other at right angles. The flat upper surfaces (3) of the pyramids have a matt black finish. Heat pipes are installed in the channels to receive the maximum amount of heat from the absorbant mattress (8). During heating the refrigerant in the heat pipe (4) evaporates and flows to the condensing section via the connection (9) where the heat is given up to the hot water or air to be heated.

Description

L'invention a pour objet un capteur d'énergie solaire comportant un volume de captation de forme géné- rale sensiblement plane, délimité par une paroi transparente et une paroi absorbante, dans lequel volume sont disposés des tubes d'extraction et de transmission de la chaleur. The invention relates to a solar energy collector comprising a shape capture volume generalized rale substantially planar, bounded by a transparent wall and an absorbent wall, wherein volume are arranged extraction pipes and the transmission heat.

On connait déjà de tels appareils dont le principe consiste à exposer au rayonnement solaire une surface qui en absorbe la plus grande partie, et ne réémet que fort peu d'énergie à la température à laquelle elle parvient. We already know of such devices whose principle consists in exposing to sunlight a surface that absorbs most, and re-emits very little energy to the temperature at which it succeeds. En général, la chaleur obtenue est transmise par convection à un fluide qui la dégage vers l'utilisation (directe . eau chaude sanitaire ; indirecte accumulation). In general, the resulting heat is transferred by convection to the fluid emerges to use (direct hot water. Indirect accumulation). Les parties arrière et latérale sont thermiquement isolées pour réduire les pertes. The rear and side parts are thermally insulated to reduce losses. Des dispositifs variés, destinés au même usage mais laissant libre le passage des rayonnements incidents, sont placés à l'avant de la surface absorbante (couverture et structures sélectives).L'insolateur devant être orienté de manière à recevoir le maximum de rayonnement, l'idéal serait qu'il suivit le soleil dans sa course, mais un tel système serait très onéreux. Various devices for the same purpose but leaving free the passage of the incident radiation, are placed at the front of the absorbent surface (blanket and selective structures) .L'insolateur to be oriented so as to receive the maximum radiation, the Ideally, he followed the sun in his course, but such a system would be very expensive. Les insolateurs existants sont dans leur immense majorité fixés dans une orientation optimale, et, pour un très grand nombre, plans avec circulation d'eau. Existing solar collectors are overwhelmingly set in an optimal orientation, and for a very large number, plans with circulating water.

Le choix de ce fluide caloporteur présente d'origine plusieurs inconvénients dont les principaux sont - une perte de rendement au niveau de l'échange de The choice of the original coolant present several disadvantages, the main ones - yield loss at the exchange
l'ordre de 10%, - la nécessité 'd'adoucir" afin de ne pas obtenir d'en around 10% - the need to 'soften' in order not to get in
tartrage, - les risques de gel, - l'entretien, et par suite - la pérennité dans le temps, - besoin d'énergie de circulation, éventuellement, etc. tartrage, - the risk of frost, - maintenance, and consequently - the sustainability over time - need energy flow, possibly, etc.

La présente invention se propose de pallier, au moins en partie, aux inconvénients ci-dessus. The present invention proposes to overcome, at least in part, the drawbacks above.

La position fixe du capteur est la source d'une réduction du rendement pendant une grande partie du temps de captation. The fixed position of the sensor is the source of a reduction in yield during much of the capture time. La présente invention a un double effet 1) rendre la captation solaire aussi indépendante que The present invention has a double effect 1) make the solar collection as independent as
possible de son positionnement en fonction de la possible positioning based on the
normale au rayonnement solaire, sans nuire grave Normal sunlight without compromising serious
ment au "rendement" de l'installation; ment to the "yield" of the plant; 2) rendre la captation solaire totalement indépendante 2) make completely independent solar collection
de son utilisation, apportant ainsi un assouplisse use, thus providing assouplisse
ment considérable à l'utilisation de la captation ment considerable use of capture
solaire, lui permettant de devenir un objet d'utili sun, allowing it to become an object utili
sation aussi courante qu'un appareil ménager avec tion with as common a household appliance
ses divers accessoires pouvant à la limite se "ran its various accessories that the limited "ran
ger" pendant les périodes d'inutilisation. ger "during periods of inactivity.

De plus, cette double indépendance libérant la source de son utilisation, permet d'espérer une rentabilisation thermique et économique très nettement supérieure à ce que l'on connait aujourd'hui par une gestion très souple : le capteur fait fonction de "chargeur à calories" que l'on "branche" en fonction des divers besoins. In addition, this double independence releasing the source in use, provides hope thermal and economic business case very clearly superior to what today is known by a very flexible management: The sensor acts as a "charger calories "that one" branch "according to various needs.

Ces résultats sont obtenus conformément à la présente invention, par le fait que la paroi absorbante est réalisée en un matériau isolant thermique, dont la surface est traitée pour être absorbante, et présente un relief sensiblement en forme de séries de troncs de pyramides, entre lesquels sont disposés les tubes. These results are obtained according to the present invention, in that the absorbing wall is made of a thermally insulating material, whose surface is treated to be absorbent, and has a relief substantially in the form of truncated pyramids series, between which are arranged tubes.

En ce qui concerne l'orientation, plutôt que de faire suivre le soleil par l'insolateur de façon que la surface absorbante soit normale en tous temps-d l'ensoleillement, l'invention propose de donner à cette surface un modelé lui permettant de présenter une portion de sa surface dans une position assez voisine de la normale. Regarding guidance, rather than follow the sun by the exposure unit so that the absorbent surface is normal in any time of sunshine, the invention proposes to give this area a modeled for him introduce a portion of its surface in a relatively close position of normal. De plus, ce modelé permet d'augmenter d'au moins 60% la surface absorbante et également, dans une certaine mesure5 de recevoir une partie du rayonnement incident. Moreover, this model allows to increase by at least 60% of the absorbent surface and also, to some mesure5 to receive a portion of the incident radiation.

Selon une caractéristique de l'invention, le relief de la paroi absorbante comporte des troncs de pyramide alignés suivant deux directions perpendiculaires. According to one characteristic of the invention, the relief of the absorbent wall comprises truncated pyramids aligned in two perpendicular directions.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le fluide caloporteur présent à l'intérieur des tubes est un gaz, de préférence du fréon. According to another characteristic of the invention, the heat transfer fluid present in the interior of the tubes is a gas, preferably freon. Avantageusement, les tubes constituent une partie d'un échangeur, un raccord étant prévu sur le capteur pour l'entrée et la sortie du fluide, de façon à permettre le branchement du capteur sur différentes applications. Advantageously, the tubes form part of a heat exchanger, a connection being provided on the sensor for the inlet and the fluid outlet, so as to allow the connection of the sensor to different applications.

Selon une caractéristique de l'invention, on utilisera un dispositif de branchement par raccord rapide, du type dit "frigoriste". According to one feature of the invention, use a connecting device for quick coupling of the type known as "refrigeration". On peut utiliser un robinet à plusieurs voies. a tap can be used in several ways.

La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. The following description in the accompanying drawings given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be implemented.

La figure 1 est une vue en perspective, avec partie en coupe d'un capteur solaire selon 1-' invention; Figure 1 is a perspective view, with parts in section of a solar collector according 1- invention;
la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne AA de la figure 1, et Figure 2 is a cross sectional view taken along line of Figure 1, and
la figure 3 est une vue à plus grande échelle d'un détail entouré d'un cercle sur la figure 2. Figure 3 is a larger-scale view of a detail circled in Figure 2.

Le capteur selon l'invention comporte un cadre en matière isolante, formant les côtés 1 et le fond 6 du capteur et une paroi transparente 2 constituant le corps sélectif tel que verre, pyrex, plexiglass mince, ou vitrage double suivant le niveau de température souhait6. The sensor according to the invention comprises a frame of insulating material, forming the sides 1 and the bottom 6 of the sensor and a transparent wall 2 constituting the selective body such as glass, Pyrex, thin plexiglass, or double glazing according to the level of temperature souhait6 . La paroi transparente 2 et le cadre 1 forment un ensemble étanche, délimitant un volume fermé. The transparent wall 2 and the frame 1 form a sealed assembly, defining a closed volume. Contre le fond 6, est disposée une couche 8 de matériau isolant, résistant sans dommage à des températures élevées, et qui pourra être par exemple en formophénol cellulaire. Against the bottom 6 is disposed a layer 8 of insulating material, without damage resistant to high temperatures, which may be for example in cell formophénol.

Un tel panneau de capteur peut mesurer par exemple 0,70 x 1,30 m, ce qui permet son maniement aise. Such a sensor panel can be measured e.g. 0.70 x 1.30 m, which allows easy handling. On peut en juxtaposer autant qu'il est nécessaire. One can juxtapose as long as necessary.

Le matériau 8 sera produit moulé de telle sorte que l'une de ses faces présente une série de troncs de polyèdres ou de cônes ou similaires (pour situer un ordre de grandeur : 200/m2 régulièrement espacés), pouvant avoir une hauteur de un à quelques centimètres. The material 8 is molded product such that one of its surfaces has a series of truncated cones or polyhedra or the like (to locate an order of magnitude: 200 / m2 regularly spaced), which may have a height of a few centimeters. Ils occupent environ 25% de la surface. They occupy about 25% of the surface. Ils sont moulés en une seule pièce avec la couche 8. La face supérieure 3 de la couche 8 recevra une couche de peinture fortement chargée en carbone black ou au noir d'acétylène ou produit similaire, de façon à constituer un bon corps noir entre 0,3 et 3 (longueur d'onde de passage). They are molded in one piece with the layer 8. The upper surface 3 of the layer 8 will receive a layer of highly charged with carbon black paint or acetylene black or the like, so as to constitute a good black body 0 , 3 and 3 (passing wavelength).

Dans les canaux formés par l'alignement des solides ci-dessus, est introduit un caloduc ou tube à chaleur 4 préformé en usine, permettant l'extraction et la transmission des calories ainsi recueillies vers l'extérieur. In the channels formed by the alignment of the above solids is introduced a heat pipe or heat pipe 4 preformed in the factory, enabling the extraction and transmission of calories collected outwardly. Ce tube par exemple en cuivre, sera traité pour être lui-mEme également un corps noir. This tube for example copper, will be treated to be himself also a black body. De plus, afin d'améliorer l'échange avec le fluide contenu dans le volume 10, il sera muni d'ailettes 5 qui serviront aussi accessoirement de support pour maintenir le caloduc dans son flux ambiant ainsi que pour maintenir par places la surface sélective 2 par des plots 7 (voir fig. 3). Furthermore, in order to improve the exchange with the fluid contained in the volume 10 will be provided with fins 5 which also serve as an ancillary holder for holding the heat pipe in the ambient flow as well as to maintain spaces by selective surface 2 by studs 7 (see fig. 3). A titre d'exemple, il pourra y avoir dix-huit mètres de tube sur un mètre carré. For example, there may be eighteen meter tube on a square meter.

-Des ailettes seront traitées pour répondre préférentiellement à la définition des corps sélectifs chauds. -Of fins will be treated preferentially to meet the definition of selective hot body. Ainsi, elles pourront par exemple être réalisées en tôle d'acier inoxydable (ou autre alliage) traitée à 6000. Elles pourront également être rayées en surface avant oxydation de manière à réaliser à petite échelle des réflexions multiples. Thus, they may for example be made from sheet stainless steel (or other alloy) treated to 6000. They can also be scratched surface before oxidation so as to realize small-scale multiple reflections. Elles pourront enfin avantageusement se prolonger horizontalement afin e relier chaque pas du caloduc, augmentant ainsi la surface d'échange et, par suite, les performances de la captation. Finally they can advantageously extend horizontally to connect e every step of the heat pipe, thereby increasing the exchange surface and consequently the performance of the capture.

Le caloduc présentera enfin, à sa partie extérieure, un dispositif de branchement par raccord rapide de type frigoriste 9 permettant une adaptation simple du capteur aux différents types d'utilisation souhaités. The heat pipe finally present at its outer portion, a quick coupling device for connection type refrigeration 9 allowing a simple adaptation of the sensor to different types of desired use.

Quant au volume 10, il recevra un traitement (sel) permettant d'éviter les condensations. As to the volume 10, he will receive treatment (salt) to avoid condensation. La température peut y atteindre 1000 et davantage. The temperature can reach there in 1000 and more.

Le capteur peut servir pour réchauffer de l'eau, une piscine, une veine d'air de chauffage, etc. The sensor can be used to heat water, a pool, a heating air stream, etc.

La présence des reliefs sur la paroi absorbante permet de recevoir sous une incidence favorable les rayons suivant le déplacement du soleil au cours de la journée. The presence of the reliefs on the absorbing wall can be received in a positive impact rays following the movement of the sun during the day.

Il va de soi que le mode de réalisation décrit n'est qu'un exemple et qu'il serait possible de le modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela dru cadre de l'invention. It goes without saying that the described embodiment is only an example and that it would be possible to change, in particular by substitution of technical equivalents, without departing thick part of the invention.

Claims (6)

    REVENDICATIONS
  1. 1) Capteur d'énergie solaire comportant une enceinte de captation de forme générale sensiblement plane, délimitée par une paroi transparente, une paroi absorbante et des bords, dans laquelle enceinte sont disposés des tubes d'extraction et de transmission de la chaleur, type caloduc, dont la surface est de préférence traitée pour être absorbante, caractérisé en ce que la paroi absorbante est réalisée en un matériau isolant thermique, dont la surface est traitée pour être absorbante, et présente un relief sensiblement en forme de séries de troncs de pyramides, entre lesquels sont disposés les tubes. 1) Solar sensor having a general shape of a capture chamber substantially planar and bounded by a transparent wall, an absorbent wall and edges, in which enclosure are arranged extraction tubes and heat transfer type heat pipe , the surface is preferably treated to be absorbent, characterized in that the absorber wall is made of a thermally insulating material, whose surface is treated to be absorbent, and has a relief substantially in the form of truncated pyramids series, between which the tubes are arranged.
  2. 2) Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le relief de la paroi absorbante comporte des troncs de pyramides alignés suivant deux directions perpendiculaires. 2) Sensor according to claim 1, characterized in that the relief of the absorbent wall comprises truncated pyramids aligned in two perpendicular directions.
  3. 3) Capteur selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le tube disposé dans l'enceinte est connecté par au moins une de ses extrémités à un raccord disposé dans un bord de l'enceinte. 3) Sensor according to one of claims 1 or 2, characterized in that the tube arranged in the chamber is connected by at least one of its ends to a connector disposed in an enclosure panel.
  4. 4) Capteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le raccord est un raccord rapide, du type dit "frigoriste". 4) Sensor according to claim 3, characterized in that the coupling is a quick coupling of the type known as "refrigeration".
  5. 5) Capteur selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tube est supporté par des ailettes permettant un meilleur échange calorifique entre le fluide ambiant et le tube. 5) sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the tube is supported by the fins allows a better heat exchange between the ambient fluid and the tube.
  6. 6) Capteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les ailettes sont traitées pour former une surface captatrice complémentaire. 6) A sensor according to claim 5, characterized in that the fins are processed to form a complementary captatrice surface.
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