FR2482268A1

FR2482268A1 - Modular panels for assembling solar energy traps - opt. with insulation layers and manifold components of expanded polyurethane resin

Info

Publication number: FR2482268A1
Application number: FR8010092A
Authority: FR
Inventors: Bernard Parisot
Original assignee: Inotec SARL
Current assignee: Inotec SARL
Priority date: 1980-05-06
Filing date: 1980-05-06
Publication date: 1981-11-13

Abstract

Modular panels for constructing solar energy traps comprise multichannel hollow profiles supported on a block of insulating matls. beneath a transparent cover and ending in a tubular spigot having a cross-section equiv. to the collective cross-section of the several (shallow) channels extending across the panel. The spigots from several such panels discharge into/collect from manifolds which link arrays of such spigots. The manifolds are assembled from split shells in which hemispherical gaps are moulded or cut into the edge profile at suitable intervals to match and accommodate spigots from adjacent panels. Pref. the insulation layer and the manifold shells are of polyurethane foam, for ease of cutting to shape.

Description

L'invention concerne des capteurs solaires modulaires susceptibles d'être assemblés entre eux en une pluralité de positions pour former des ensembles de captage d'énergie. The invention relates to modular solar collectors capable of being assembled together in a plurality of positions to form energy collection assemblies.

De très nombreux types de capteurs solaires ont déjà été proposés dans la technique. Ils comprennent habituellement, en vue d'absorber l'énergie calorifique du rayonnement solaire, un "absorbeur", généralement constitué d'une surface métallique peinte en noir, qui est protégée à l'avant par une plaque transparente ou translucide, et qui est en contact par sa face arrière avec un fluide caloporteur, liquide ou gazeux, circulant dans un système de conduits appropriés. Un matériau isolant tel qu'une matière plastique alvéolaire isole en général le capteur sur sa face arrière. Many types of solar collectors have already been proposed in the art. They usually include, in order to absorb the heat energy from solar radiation, an "absorber", generally consisting of a metallic surface painted black, which is protected at the front by a transparent or translucent plate, and which is in contact by its rear face with a heat transfer fluid, liquid or gaseous, circulating in a system of suitable conduits. An insulating material such as a cellular plastic material generally insulates the sensor on its rear face.

Dans certains formes de réalisation, l'absorbeur est constitué par la face tournée vers le soleil des conduits ou tubes dans lesquels circule le fluide caloporteur.In certain embodiments, the absorber consists of the face facing the sun of the conduits or tubes in which the heat transfer fluid circulates.

L'invention se rapporte à un capteur solaire de ce dernier type et vise à permettre l'assemblage en série ou en parallèle de tels capteurs réalisés sous forme de modules, éventuellement avec des inclinaisons différentes vis-à-vis du rayonnement solaire, avec possibilité de raccordement des différents conduits dans lesquels circule le fluide caloporteur à un même circuit. The invention relates to a solar collector of the latter type and aims to allow the assembly in series or in parallel of such collectors produced in the form of modules, possibly with different inclinations with respect to solar radiation, with the possibility connecting the various conduits in which the heat transfer fluid circulates to the same circuit.

L'invention a également pour but de proposer un capteur modulaire de ce type qui puisse être assemblé avec des capteurs de même type, tous raccordés à un même circuit de circulation du fluide calorifique, sans avoir recours à un personnel spécialisé et à du matérial compliqué. The invention also aims to provide a modular sensor of this type which can be assembled with sensors of the same type, all connected to the same circuit for circulation of the heat fluid, without having to resort to specialized personnel and to complicated material. .

A cet effet, l'invention a pour objet un capteur solaire modulaire comprenant un ou plusieurs éléments tubulaires dans lesquels circule un fluide caloporteur, dont une partie, destinée à être exposée au rayonnement solaire est protégée par une surface transparente ou translucide, tandis que leur partie opposée est isolée de l'extérieur par un isolant thermique tel que le polyuréthane, ce capteur solaire étant caractérisé en ce que le ou lesdits éléments tubulaires sont raccordés latéralement à une extrémité à un unique raccord d'alimentation en fluide caloporteur, noyé dans le matériau isolant, et à leur autre extrémité à un unique raccord d'évacuation de ce fluide, également noyé dans le matériau isolant, lesdits raccords d'alimentation et d'évacuation ayant une section transversale égale à la somme des sections desdits éléments tubulaires. To this end, the subject of the invention is a modular solar collector comprising one or more tubular elements in which a heat transfer fluid circulates, a part of which, intended to be exposed to solar radiation, is protected by a transparent or translucent surface, while their opposite part is isolated from the outside by a thermal insulator such as polyurethane, this solar collector being characterized in that the said tubular element (s) are connected laterally at one end to a single connection for supplying coolant, embedded in the insulating material, and at their other end to a single discharge connection for this fluid, also embedded in the insulating material, said supply and discharge connections having a cross section equal to the sum of the sections of said tubular elements.

Le terme *élément tubulaire" englobe tout type de tubes, tuyaux, conduits etc..., mais, dans une forme préférée de mise en oeuvre de l'invention qui sera décrite plus en détail ci-après, ces éléments tubulaires comportent une face plane, aussi bien du côté exposé au rayonnement solaire que du côté opposé, lesdites faces planes étant séparées par un faible intervalle servant de passage à une couche de liquide caloporteur de faible épaisseur. The term "tubular element" encompasses any type of tubes, pipes, conduits, etc., but, in a preferred embodiment of the invention which will be described in more detail below, these tubular elements have one face plane, both on the side exposed to solar radiation and on the opposite side, said planar faces being separated by a small gap serving as a passage for a layer of thin heat transfer liquid.

Avantageusement, les axes du raccord d'alimentation en liquide calorifique et du conduit d'évacuation seront décalés par rapport à l'axe des éléments tubulaires-. Advantageously, the axes of the connector for supplying heat liquid and of the discharge duct will be offset with respect to the axis of the tubular elements.

Selon une caractéristique importante de l'invention, lesdits raccords d'alimentation et d'évacuation sont raccordés respectivement à un collecteur d'alimentation et à un collecteur d'évacuation logés dans des éléments longitudinaux rigides en deux parties assemblées de manière à laisser substituer entre elles un ou des évidements longitudinaux constituant des passages pour les collecteurs, des opercules latéraux étant prévus sur lesdits conduits pour le passage des raccords du ou desdits capteurs à raccorder au collecteur. According to an important characteristic of the invention, said supply and evacuation connectors are respectively connected to a supply collector and to an evacuation collector housed in rigid longitudinal elements in two parts assembled so as to allow substitution between one or more longitudinal recesses constituting passages for the collectors, lateral lids being provided on said conduits for the passage of the connections of the said sensor or sensors to be connected to the manifold.

De préférence, lesdits éléments longitudinaux dans lesquels sont logés les collecteurs d'alimentation et d'évacuation seront en un matériau facile à découper, en matière plastique par exemple, de manière à pouvoir entre mis à longueur sur le chantier même, en fonction du nombre de capteurs solaires à raccorder aux memes conduits0
L'invention fournit donc des capteurs simples et faciles à monter, qui peuvent être raccordés facilement en parallèle sur un même circuit de liquide caloporteur, d'eau par exemple. Ainsi qu'on le montrera ci-après, ces capteurs peuvent en outre être réalisés par un processus simple et peu coûteux.Preferably, said longitudinal elements in which the supply and discharge collectors are housed will be made of an easy-to-cut material, in plastic material for example, so as to be able to be cut to length on the site itself, depending on the number solar collectors to be connected to the same conduits0
The invention therefore provides sensors which are simple and easy to mount, which can be easily connected in parallel on the same circuit of heat transfer liquid, for example water. As will be shown below, these sensors can also be produced by a simple and inexpensive process.

Les dessins annexés illustrent une forme de mise en oeuvre de l'invention. Sur ces dessins
La figure 1 est une coupe transversale du capteur, suivant la ligne I-I de la figure 3 :
La figure 2 est une coupe longitudinale de ce capteur suivant la ligne Il-Il de la figure 3 ;
La figure 3 est une coupe suivant la ligne 111-111 de la figure 2 ;
La figure 4 est une vue éclatée d'un support de col lecteur d'alimentation ou a d'évacuation des capteurs T
La figure 5 est une coupe transversale du support de la figure 4.The accompanying drawings illustrate a form of implementation of the invention. On these drawings
FIG. 1 is a cross section of the sensor, along line II of FIG. 3:
Figure 2 is a longitudinal section of this sensor along the line Il-Il of Figure 3;
Figure 3 is a section along line 111-111 of Figure 2;
FIG. 4 is an exploded view of a support for the feed reader neck or for the evacuation of the T sensors
FIG. 5 is a cross section of the support of FIG. 4.

Comme on le voit sur les figures 1 à 3, le capteur modulaire selon l'invention comprend un élément tubulaire monobloc 1, dans lequel des cloisons 2 définissent trois conduits parallèles 3, de faible épaisseur, dans lesquels circule un liquide caloporteur, de l'eau par exemple. As can be seen in FIGS. 1 to 3, the modular sensor according to the invention comprises a one-piece tubular element 1, in which partitions 2 define three parallel conduits 3, of small thickness, in which a coolant circulates, from water for example.

L'élément tubulaire 1 comporte deux faces planes parallèles (figure 2), l'une 4, de couleur noire et destinée à être exposée au rayonnement solaire, étant protégée par une paroi 5 en un matériau transparent et translucide, l'autre 6 étant noyée dans un matériau thermiquement isolant 7, tel qu'une mousse de polyuréthane.The tubular element 1 has two parallel flat faces (Figure 2), one 4, black in color and intended to be exposed to solar radiation, being protected by a wall 5 made of a transparent and translucent material, the other 6 being embedded in a thermally insulating material 7, such as a polyurethane foam.

Le liquide caloporteur subit ainsi un double échauffement, d'une part, par exposition au rayonnement solaire, d'autre part, par conductibilité thermique à partir du volume séparant l'élément tubulaire 1 de la paroi 5 (effet de serre). On notera à ce propos que la surface 4 exposée au rayonnement solaire a une aire très importante par rapport au volume du capteur, ce qui confère à celui-ci un rendement exceptionnel. The heat transfer liquid thus undergoes double heating, on the one hand, by exposure to solar radiation, on the other hand, by thermal conductivity from the volume separating the tubular element 1 from the wall 5 (greenhouse effect). It will be noted in this connection that the surface 4 exposed to solar radiation has a very large area relative to the volume of the sensor, which gives it an exceptional efficiency.

On notera également que le positionnement et l'assemblage des différents organes peuvent être effectués de façon simple dans le moule même où le polyuréthane est solidifié et expansé, la prise en masse du polyuréthane suffisant à le rendre solidaire de l'élément tubulaire 1 et de la paroi 5, grâce à des retours 8 ménagés sur celle-ci et pénétrant dans la masse du polyuréthane. It will also be noted that the positioning and assembly of the various members can be carried out in a simple manner in the same mold where the polyurethane is solidified and expanded, the solidification of the polyurethane sufficient to make it integral with the tubular element 1 and the wall 5, thanks to the returns 8 formed thereon and penetrating into the mass of the polyurethane.

Ainsi qu'il a été indiqué ci-dessus, l'alimentation en liquide caloporteur froid et l'évacuation du liquide caloporteur réchauffé s'effectuent à l'aide d'un collecteur d'alimentation et d'un collecteur d'évacuation, susceptibles d'être connectés, à l'aide de raccords tels que 9,à une pluralité d'éléments tubulaires 1. As indicated above, the supply of cold heat transfer liquid and the evacuation of the heated heat transfer liquid is carried out using a supply collector and an evacuation collector, which can to be connected, using fittings such as 9, to a plurality of tubular elements 1.

Comme on le voit sur les figures 2 et 3, l'axe de chaque raccord 9 est décalé par rapport à l'axe de l'élément tubulaire 1 auquel il est connecté, de manière que la partie supérieure du raccord soit dans le plan de la surface 4, en vue de ne pas empiéter sur le volume qui sépare cette surface 4 de la paroi 5 et donc de ne pas réduire l'effet de serre. As seen in Figures 2 and 3, the axis of each connector 9 is offset from the axis of the tubular member 1 to which it is connected, so that the upper part of the connector is in the plane of the surface 4, in order not to encroach on the volume which separates this surface 4 from the wall 5 and therefore not to reduce the greenhouse effect.

Les différents raccords 9 sont connectés à un collecteur d'alimentation ou d'évacuation,supporté et isolé thermiquement par un ensemble 10 représenté sur les figures 4 et 5. The various connections 9 are connected to a supply or discharge manifold, supported and thermally insulated by an assembly 10 shown in FIGS. 4 and 5.

Cet ensemble 10 comprend une partie 11 coiffant une embase 12, en laissant subsister à l'intérieur des évidements longitudinaux tels que 13,dans lesquels est logé le collec- tueur, les parties 11 et 12 étant assemblées à intervalles réguliers par un système de vis engagées dans des lumières telles que 13 et 14 et d'écrous. Des opercules détachables 15 sont ménagés à intervalles réguliers.dans la partie 11, de manière à pouvoir y engager latéralement les raccords 9, qui sont eux-mêmes connectés par des raccords aux tubes constituant le collecteur. On peut ainsi alimenter de façon simple, à partir d'un même collecteur, des capteurs solaires occupant diverses positions, avec éventuellement des inclinaisons différentes par rapport au rayonnement solaire.This assembly 10 comprises a part 11 covering a base 12, allowing to remain inside the longitudinal recesses such as 13, in which the collector is housed, the parts 11 and 12 being assembled at regular intervals by a system of screws. engaged in lights such as 13 and 14 and nuts. Detachable lids 15 are provided at regular intervals in the part 11, so that the fittings 9 can be engaged laterally, which are themselves connected by fittings to the tubes constituting the manifold. One can thus supply in a simple way, from a same collector, solar collectors occupying various positions, with possibly different inclinations with respect to solar radiation.

On notera que, selon une caractéristique iiportante de l'invention; les parties 11 et 12 des collecteurs peuvent etre fabriquées en un matériau facile à découper, en polyuréthane par example, de façon à pouvoir être mises à longueur sur le lieu même d'utilisation, ce qui facilite grandement le montage des ensembles de collecteur$ et à isoler thermiquement les collecteurs. It will be noted that, according to an important characteristic of the invention; parts 11 and 12 of the collectors can be made of an easy-to-cut material, in polyurethane for example, so that they can be cut to length at the place of use, which greatly facilitates the assembly of the manifold assemblies $ and to thermally insulate the collectors.

Claims

1.- Modular solar collector comprising one or more tubular elements (1) in which a heat transfer fluid circulates, of which a part (4) intended to be exposed to solar radiation is protected by a transparent or translucent surface (5), while their opposite part (6) is isolated from the outside by a thermal insulator (7) such as polyurethane, this solar collector being characterized in that the said tubular element (s) (1) are connected laterally at one end to a single connector ( 9) for supplying heat transfer fluid, embedded in the insulating material (7), and at their other end to a single discharge connection for this fluid also embedded in the insulating material (7), said fittings (9) supply and discharge having a cross section equal to the sap of the sections of said tubular elements.

2.- modular solar collector according to claim 1, characterized in that the said tubular element (s) (1) comprise, on the side exposed to the sun and on the opposite side, a substantially planar face.

3.- modular solar collector according to claim 2, characterized in that said fittings (9) have an axis parallel to the axis of said tubular elements (1) but offset with respect thereto, the upper generatrix of said fittings being located substantially in the plane of the face (4) of said tubular elements exposed to solar radiation.

4.- modular solar collector according to one of claims 1 to 3, characterized in that said connections (9) for supplying heat transfer fluid and for evacuating this fluid are connected respectively to supply collectors and evacuation of a plurality of similar sensors.

5.- modular solar collector according to claim 4, characterized in that said collectors are arranged laterally with respect to said fittings, perpendicular thereto.

6.- modular solar collector according to one of claims 4 and 5, characterized in that said collectors are housed in a support (10) consisting of two assembled rectilinear parts (11, 12) defining between them one or more longitudinal recesses ( 13) constituting passages for collectors.

7.- modular solar collector according to claim 6, characterized in that leune of said parts (11) comprises lids (15) for the passage of fittings (9> supply or discharge,

8.- modular solar collector according to one of claims 5 to 7 e characterized in that said collector supports (10) are made of an easy to cut material, in particular a plastic material such as polyurethane, in order to be able be cut to length on the sensor assembly site,