FR2517033A1 - Concentrateur solaire statique - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF PERMETTANT DE CONCENTRER LE RAYONNEMENT SOLAIRE DIRECT SUR UN ABSORBEUR FORME DE TUBES DANS LESQUELS CIRCULE UN LIQUIDE CALOPORTEUR A TRES FAIBLE INDICE DE VISCOSITE. LE REFLECTEUR CYLINDRO-PARABOLIQUE1 REVETU D'UNE COUCHE REFLECHISSANTE2 EST FIXE AINSI QUE LE FAISCEAU ABSORBEUR QUI LUI EST PARALLELE3. LES TUBES DE L'ABSORBEUR ETANT TOUCHES INEGALEMENT PAR L'EFFET DE CONCENTRATION, LA SELECTION DE LEURS DEBITS SE FAIT PAR UN ETRANGLEMENT A LEUR SORTIE, DE TELLE SORTE QUE L'ESSENTIEL DU DEBIT GLOBAL DE L'ABSORBEUR SOIT FAIT DE LIQUIDE CALOPORTEUR CHAUD.

Description

La présente invention concerne un appareil destiné à chauffer par la concentration du rayonnement solaire, un liquide dont la viscosité est variable avec sa température.

Les appareils connus de ce genre, sont généralement composés, soit d'un réflecteur mobile concentrant le rayonnement-direct du soleil sur un récepteur fixe, soit d'un réflecteur fixe concentrant le rayonnement sur un récepteur mobile. Dans tous les cas, une partie mobile est assujettie, par l'effet d'un mécanisme approprié, à suivre le déplacement du soleil au long de sa course.

Le dispositif selon l'invention, comporte une surface réfléchissante fixe recevant le rayonnement direct et le concentrant linéairement sur un faisceau de tubes parallèles fixes.

Cette surface réfléchissante est de forme cylindro-parabolique, ses génératrices sont parallèles au faisceau tubulaire et orientées Est-Ouest.

Puisque le réflecteur est fixe et que le soleil se déplace continuellement, le foyer linéaire de la concentration se translate nécessairement sur la surface du faisceau tubulaire absor beurO I1 se rapproche du pied du réflecteur au fur et à mesure que la hauteur du soleil augmente. En même temps qué le foyer se déplace vers le réflecteur, il se fait moins aigu, plus incertain, en d'autres termes, le facteur de concentration diminue.Dans bien des cas, tel le chauffae des locaux pendant l'hiver, cette variation d'efficacité n'est pas génante puisque les besoins de chauffage sont maxima au moment où le soleil est le plus bas, e'est-A-dire quand le facteur de concentration est le plus éleva
Les tubes constituant l'absorbeur sont donc chauffés diffé- remment, la concentration n'en touchant qu'un ou deux pendant que les autres, plus nombreux, sont soumis à la température ambiante donc, relativement froids. Afin d'éviter le mélange fftcheux des débits des tubes froids et des tubes chauds, il convient de les sélectionner.

Le fluide caloporteur utilisé est un liquide visqueux, une huile synthétique par exemple, dont l'indice de viscosité est très faible, c'est-à-dire que sa viscosité diminue fortement quand sa température augmente. Les tubes du faisceau absorbeur sont alimentés en parallèle et munis à leur sortie d'un étrangleur, de telle sorte que le liquide caloporteur, maintenu en légère surpression, traverse d'autant plus facilement un tube que sa viscosité est- faible, donc qu'il est chaud. Ainsi, le débit global sortant de l'absorbêur est composé pour sa plus grande partie da débit des tubes chauds et pour une très faible part du liquide qui stest refroidi lora de son passage dans'les tubes non exposés à la concentration.

La sélection s'opère sans aucune intervention de l'utilisa- teur, qu'elle soit directe ou programmée.

L'appareil se présente sous la forme d'un boitier prismatique dont la grande face avant est ouverte et exposée au rayonnement solaire ; la face postérieure constitue le plan de fixation sur une surface horizontale.

Te dispositif représenté sur la figure I comporte un r6Bec- teur (I) qui constitue la grande face arrière du boîtier. n est recouvert d'un revêtement (2) fait d'une matière réfléchissante qui peut étre métallique, telle de l'aluminlum poli ou bien de matière plastique brillante. Les deux faces extrêmes (5) du boitier, sont revêtues de la même façon sur leur face interne . A la base et en avant de la grande face réfléchissante repose le faisceau tubulaire absorbeur (3) destiné à recevoir la concentration et à en transférer les effets. Un matelas isolant (4) est interposé entre la base du boitier et le faisceau tubulaire de façon à limiter les déperditions thermiques par l'arrière de 1' absorbeur.

Un ensemble de captage peut être réalisé à partir de plusieurs appareils posés les uns près des autres comme indiqué sur la figure 4. Dans ce cas, les appareils courants (I) ne compor- tent pas de faces extrêmes, seuls les deux derniers (2) et (3) n'en ont qu'nue seule correspondant à leur situation dans l'en- aemble ; dans un tel montage I'absorbeur (4) est commun.

Ce boitier peut titre réalisé de façon monobloc, en béton moulé. Cette méthode de construction est particulièrement adaptée aux modèles de grande taille dont la seule limite de dimension sera fixée par les moyens de transport et de levage dispo nibles, sur le site de montage. Dans ce type de fabrication le revêtement des réflecteurs est fixé par collage.

Dans une autre version de l'invention, le boitier est cons titubé d'une ossature de métal ou de bois t les parties réfléchis- santes sont faites de feuilles t de métal, de bois contre-plaqué ou de matière plastique, prenant appui sur l'ossature et amenés à la forme voulue par déformation élastique, Ces feuilles sont elles-mtmes en matière réfléchissante telle de l'aluminium poli ou bien revêtues par collage d'une matière réfléchissante. Ces boitiers peuvent etre construits en usine ou bien montés sur pla- ce, à partir du sol ou d'un ouvrage existant qui constitue alors la partie principale de l'ossature.

Dans cette version de l'invention, plusieurs réflecteurs munis chacun de leur propre absorbeur, peuvent titre superposée dans une ossature unique, les absorbeurs sont collectés par un circuit commun.

Dans une autre variante de l'invention, le boitier peut entre constitué d'une coque moulée en polyester.

La figure 2 représente une coupe schématique lontitudinale de l'absorbeur. Les collecteurs d'entrée (I) et de sortie (2) smt situés l'un près de l'autre à une seule extrémité du faisceau. Le trajet "aller" du liquide se fait entre le tube exposé (3) et un tube intérieur(4) par lequel s'effectue le trajet "retour" ; c'est le tube intérieur qui constitue par son faible diamètre, l'organe d'étranglement. Cette disposition permet la libre déformation, soue l'effet des dilatations thermiques, les éléments tubulaires des uns par rapport aux autres.

Les tubes de l'absorbeur sont en métal, de préférence en oui- vre et recouverus d'une peinture noire mate ; toutefois, leur sur face pourra entre rendue sélective grâce à un traitement appro-prié.

Leur nombre est variable, la largeur de l'absorbeur étant fonction de la durée de la période d'exploitation visée.

e:-echéma de la figure 3 symbolise le fonctionnement hydraulique du dispositif. Les tubes de l'absorbeur sont alimentée en pa allèle par une pompe électrique (I), un régulateur de pression (2) assure au circuit une faible pression constante, quel que soit le débit consenti par les étrangleurs ; un accumulateur de fai-- ble capacité (3) compense les variations du volume de ce circuit fermé. Le circuit se boucle sur un échangeur thermique qui ne fait pas forcément partie do disposstif, objet de l'invention.

Sur le schéma de la figure 3 les étrangleurs (4) sont des sinés sous leur représentation symbolique, mais nous savons qu'ils sont en fait, matérialisés par les tubes intérieurs de 1' absorbeur.

Le moteur électrique de la pompe, de faible puissance, peut etre alimenté par un panneau de cellules photovoltatgues confé- rant ainsi au dispositif une automaticité totale ; en effet, le liquide caloporteur ne circulera que si le rayonnement solaire est suffisamment puissant pour entraîner la pompe.

Claims (8)

1. REVENDCATI ONS

   I) Dispositif destiné au chauffage d'un liquide caloporteur caractérisé en ce qu'il comporte un réflecteur fixe concentrant de façon linéaire, le rayonnement solaire sur un absorbeur fixe.

   Cet absorbeur est constitué de tubes disposés les uns auprès des autres, parallèlement aux génératrices du réflecteur cylindroparabolique. Ces tubes sont alimentés en parallèle par le circuit du liquide caloporteur, leur débit est sélectionné.
2. 2) Dispositif selon. la revendication I caractérisé en ce que le débit de chaque tube est contrôle par un étranglement ne lais- sant circuler le liquide, en pression dans le tube, que s'il est chaud. Le liquide caloporteur est visqueux et son indice de viscosité est très faible.
3. 3) Dispositif selon les revendications I et 2 caractérisé en ce que chacun des tubes absorbeurs comporte un tube intérieur coaxial qui, par son petit diamètre, constitue 11 étranglement.

   Les collecteurs d'entrée et de sortie sont placés oote à côte à la meme extrémité de l'absorbeur.
4. 4) Dispositif selon les revendications I et 2 caractérisé en ce que la circulation du liquide caloporteur est assuré par une pompe électrique dont le moteur est alimenté directement par des cellules phototoltaSques conférant au dispositif une automaticité totale.
5. 5) Dispositif selon les revendications I et 2 caractérisé en ce que le boitier dont le réflecteur constitue la partie essentielle est obtenu par moulage en une seule pièce.
6. 6) Dispositif selon les revendications I et 2 caractérisé en ce que le boitier est composé d'une ossature supportant les par- ties réfléchissantes faites de feuilles amenées à la forme voulue par déformation élastique ; l'ossature supporte également absorbeur.
7. 7) Dispositif selon les revendications I, .2 et 6 caractérisé en ce que le boitier est érigé sur les lieux de son utilisation l'ossature prend appui sur un ouvrage existant.
8. 8) Dispositif selon les revendications I, 2, 6 ou 7 caractéri- eé en ce que plusieurs réflecteurs munis chacun de leur absorbeur sont superposée dans la méme ossature constituant un ensemble les absorbeurs sont collectés par un circuit commun.