FR2534006A1 - Capteur d'energie solaire - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE L'UTILISATION THERMIQUE DE L'ENERGIE SOLAIRE. DES AILETTES 4 SONT DISPOSEES PARALLELEMENT ENTRE ELLES AVEC UNE CONCAVITE DIRIGEE VERS LE HAUT ET INCLINEE VERS L'AVANT DANS UNE ENCEINTE LIMITEE DE L'AVANT PAR UNE PAROI TRANSPARENTE 6 DESTINEE A ETRE EXPOSEE AU RAYONNEMENT SOLAIRE. LA FORME DES AILETTES 4, LEURS DIMENSIONS ET LEUR DISPOSITION PERMET A UN OBSERVATEUR REGARDANT AVEC UN ANGLE DE -10 A 10 PAR RAPPORT A L'HORIZONTALE DE VOIR UNE SURFACE CLAIRE ALORS QUE, LORSQUE L'INCLINAISON DES RAYONS SOLAIRES EST SUPERIEURE A 10 PAR RAPPORT A L'HORIZONTALE, LES RAYONS SONT REFLECHIS AU MOINS UNE FOIS SUR UNE SURFACE SOMBRE ABSORBANTE. LE FLUIDE CALOPORTEUR ETANT DE L'AIR, L'APPLICATION LA PLUS INTERESSANTE EST LE CHAUFFAGE DE LOCAUX AINSI QUE LE CHAUFFAGE D'EAU SANITAIRE PAR L'INTERMEDIAIRE D'UN ECHANGEUR AIR-EAU.

Description

La présente invention se place dans le domaine de l'utilisation thermique de l'énergie solaire.

Pour démystifier les ju@es reçues, l'invention reveut à la fois esthétique, fiable, performante, simple, enfin d'un coût reöativement faible.

Pour un développement industriel et commercial important, aucun de ces différents points n'a été négligé.

reprenons les points un par un.

Esthétique : l'absorption du rayonnement solaire nécessitant des surfaces de teintes sobres, on a reporté la surface absorbante sur l'arrière du capteur; la face avant réfléchissant sur une surface claire pour une vision allait d'environ moins dix degrés à plus dix degrés par rapport à l'horizontale, elle apparait donc de couleur claire. La forme des ailettes rappelant celle des stores vénissiens ne choque pas.

Fiable : pour éviter tous risques de mauvais forme tionnement ou pannes, on a employé un minimum de pièces mobiles dans les installations sur murs aveugles, ainsi que des matériaux nobles tel que l'aluminium dont la tenue dans le temps n'est plus à prouver.

Performant : l'échauffement principal du capteur se produisant sur la face arrière, l'émission d'infra roue relative à cet échauffement se fera plutot vers l'arrière, d'où moins de pertes qui étaient dûes principalement à l'échauffement de la paroi transparente avant.

La forme des ailettes tend à amener l'air à chauffer de l'avant vers l'arrière du capteur.

Le matériau constituant les ailettes ayant une bonne conduction thermique, il n'y aura pas de surchauffe locale qui pourrait détériorer l'absorbeur, et on va augmenter la surface de chauffe qui se fera sur toute la surface de l'ailette, donc avec un faible écart de température, d'où un bon rendement.

Simple : les solutions retenues ici comme exemples, montrent la simplicité du montage que l'on peut effectuer sans matériel particulier; l'utilisateur pouvant comprendre facilement le principe de fonctionnement, on peut envisager une éventuelle commercialisation en kit.

Coût relative:rient faible : la face arriere des ailettes devent être de préférence émissive, on pourra avoir un revêtement absorbant bon marché comme par exemple une peinture noire mate.

Grâce à la fiabilité, on a l'assurance d'amortir l'installation, et grâce au faible coût dû à la simplicite de la fabrication, on peut espérer un amortissement rapide.

Parmi les très nombreux systèmes de capteurs solaires, on peut se référer à la demande de brevet d'invention français N0 7830021 de GREZE ainsi que le N07613898 de ELTREVA dont la forme des ailettes est ressemblante, mais dont le principe de fonctionnement est totalement différent, ainsi que les caractéristiques des points évoqués auparavant; notamment les brevets cités présente un capteur dont on voit la surface sombre absorbante directement ou par réflexion.

Le capteur décrit dans ce brevet, comporte en références aux figures I et 2 annexées, un absorbeur constitué par une multiplicité d'ailettes courbes (4), dont la concavité est dirigée vers le haut, et dont le rayon de courbure est très grand par rapport à l'espace entre deux ailettes.

Celles ci sont placées à égale distance et parallèles les unes aux autres. Elles sont fixées sur un support (5) déterminant précisément l'angle d'entrée (c4) et de sortie (9) de l'ailette par rapport à l'horizontale, ainsi que l'espace entre deux ailettes et leur position par rapport à la paroi arrière du capteur

Cet absorbeur est placé derrière une paroi transparente (6) destinée à être exposée au rayonnement solaire.

L'ensemble capteur d'énergie solaire conforme à l'invention utilise l'air comme fluide caloporteur, notamment pour le chauffage des locaux, mais peut servir simultanément ou seulement au chauffage de l'eau sanitaire par l'intermédiaire d'un échangeur air-eau.

L'absorbeur peut être fixé sur un fond (3) de préférence clair et mat, pouvant être constitué par un mur faisant face au midi, le. fond étant sensiblement parallèle à la face avant pour délimiter une enceinte dans laquelle circule le fluide caloporteur. Ce fond (3) peut être isolé thermiouement par une faible épaisseur de laine de verre rigide ou par un fond en bois.

Les ailettes sont disposées à peu près au milieu de l'enceinte.

A titre d'exemple, non limitatif, on donne ci après des valeurs numériques en se référant aux repères dimensionnels indiqués sur la figure I.

α=I3 environ ;ss= 40 environ
Rayon de courbure : R= IO8mm environ
Largeur développée : L= 50mm environ

<tb> [(R <SEP> peut <SEP> varier <SEP> le <SEP> long
<tb> <SEP> de <SEP> la <SEP> section <SEP> droite)
<tb>
Espace entre deux ailettes : E= 30mm environ
Distance entre ailettes et paroi avant : dI= de 15 à 50mm
Distance entre ailettes et paroi arrière : d2= de IO à 50mm
On peut modifier R, L, E, à condition de respecter E#0,6 L et R = 2,I6 L environ;
Les centres de rayons de courbure se trouvent en avant des bords libres des ailettes
L'absorbeur peut être également placé derrière des baies vitrées fixes ou mobiles (figure 6), les ailettes de l'absorbeur ayant la possibilité d'être escamotées soit par regroupement à la partie supérieure du cadre, dans le cas a ailettes suspendues, soit par rotation ou translation dans le cas d'ailettes montées sur un support rigide.

La face supérieure (2) de chaque ailette est claire et brillante de façon à réfléchir le rayonnement solaire, alors que la face inférieure (I) est de couleur sombre ou noire afin d'absorber ledit rayonnement.

Lorsque l'on regarde le capteur avec un angle de -IO à +IO par rapport à l'horizontale (figure 3), on voit exclusivement le- fond clair et mat, alors que lorsque le rayonnement solaire arrive avec un angle supérieur à +IO par rapport à lthorizontale (figure 4 et 5), il se réfléchit au moins une fois sur la surface sombre absorbante (I).

Lors que le rayonnement solaire arrive avec un angle compris entre 0 et +IO par rapport à l'horizontale, il n'est pas perdu pour autant; car la partie du rayonnement qui ne sera pas absorbé par le mur sera réfléchie sur la face arrière des ailettes
La figure 4 représente le trajet des rayons solaires pour des angles d'inclinaison de ces rayons par rapport à l'horizontale de 200, jCO, 400.

La figure 5 représente le trajet des rayons 901aa res pour des angles d'inclinanson de ces rayons par rapport l'horizontale de 50 , 500, 65 .

Les ailettes sont de préférence en une matiere bonne conductrice de la chaleur, par exemple en aluminium "grand brillante" protégé par un vernis incolore sur la face supérieure, et peintes en noir-mat sur la face inférieure. Elles sont fixées sur un profilé en cornière (5) par coincement et arc-boutememnt dans une rainure droite (73 pratiquée l'angle dans le profilé. tette solution permettant un montage sans outillage, facile et économique.

Le capteur possède, dans le cas où il est disposé entre paroi transparente et mur, un ou plusieurs orifices d'entrées d'air en provenance du local à chauffer ou de l'extérieur ou des deux, permettant un recyclage partiel ou total de l'air; ainsi que un ou plusieurs orifices de sorties d'air vers le local à chauffer ou vers l'installation de climatisa- tion ou vers l'appareil d'accumulation de chaleur ou vers l'échangeur air-eau destiné à chauffer l'eau sanitaire.

les orifices de sorties peuvent comporter des humidir ficateurs, notamment dans le cas où les capteurs solaires constituent le mode de chauffage unique ou principal des locaux. Les orifices d'entrées peuvent comporter des filtre à air pour limiter l'encrassement du capteur par la poussière.

L'absorbeur est placé de préférence parallèle à la face avant, soit légèrement incliné par rapport à cette même paroi de manière à s'en rapprocher en allant de bas en haut. La face avant pourra être constitué par un simple vitrage (6) car l'émission d'infra rouge se fera principalement vers l'arrière du capteur.

Le fluide caloporteur pourra circuler par convection naturelle ou par ventilation force.

Il va de soi que les modes de réalisation décrits n'ont été donnés qu'à titre d'exemples et qu'on pourrait les modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans que l'on sorte pour cela du cadre de la présente invention.

Claims (9)

1. REVENDICATIONS

   E supérieur à 0,4 fois la largeur développée, le centre des rayons de courbure se trouvant en avant du bord libre des ailettes, permettant à un observateur regardant avec un angle de -IO à +IOO par rapport à l'horizontale de voir une surface claire, alors que lorsque l'inclinaison des rayons solaires est supérieure à +IO par rapport à l'horizontale, les rayons sont réfléchis au moins une fois sur une surface sombre absorbante.

   Cet ensemble comnortant un absorbeur du type constitué par une multiplicité d'ailettes courbes orientées avec concavité dirigée vers le haut, placées à égale distance et parallèles les unes aux autres, avec la face avant concave des ailettes réfléchissante pour le rayonnement solaire et la face arrière avec surface sobre absorbante pour ce même rayonnement; cet absorbeur étant placé derrière une paroi transparente destinée à être exposée au rayonnement solaire, caractérisé par l'angle d'entrée (&alpha;) et de sortie (ss) de l'ailette par rapport à l'horizontale ainsi que par l'espace E entre deux ailettes; ce devant être supérieur à 00, inférieur à 450 et

   I. Ensemble cpteur d'énergie solaire utilisant l'air comme fluide caloporteur, notamment pour le chauffage de locaux; mais pouvant servir également au chauffage de l'eau sanitaire par l'intermédiaire d'un échangeur sir-eau-
2. 2. Ensemble conforme à la revendication I caractérisé en ce que o( vaut environ 130, p vaut environ 400 et

   E vaut environ 0,6 fois L.
3. 3. Ensemble conforme à l'une quelconque des revendi- cations I et 2 caractérisé en ce que l'absorbeur est fixé sur un fond de préférence clair - constitué par un mur aveugle des locaux à chauffer; le fond étant sensiblement parallèle à la face avant pour délimiter une enceinte dans laquelle circule le fluide caloporteur.
4. 4. Ensemble conforme à l'une quelconque des revendications I et 2 caractérisé en ce que l'absorbeur est placé derrière des baies vitrées fixes ou mobiles; les ailettes de l'absorbeur étant associées à un système de déplacement assurant leur effacement par exemple prr regroupement a la tartie supfrieure du cadre dans le cas d'ailettes suspendues, su ,ar rotation ou translation dans le cas d'ailettes -on ices sur un support rigide.
5. 5. Ensemble conforme à l'une quelconque des revendi- cations I à 4 caractérisé en ce que les ailettes sont en matériau métallioue, notamment en aluminium "grand brillant" protégé par un vernis sur la face supérieure, et peintes d'une couleur sombre et mate sur la face inférieure.
6. 6. ensemble conforme à l'une queconque des revendications I, 2, 3 et 5 caractérisé en ce que le capteur pos se de, dans le cas où il est disposé entre paroi transparente et mur, un ou plusieurs orifices d'entrées d'air en provenance du local à chauffer ou de l'extérieur ou des deux, permettant un recyclage partiel ou total de l'air; ainsi que un ou plusieurs orifices de sorties d'air vers le local à chauffer ou vers l'installation de climatisation ou vers l'appareil d'accumulation de chaleur ou vers l'échangeur air-eau destiné à chauffer l'eau sanitaire.
7. 7. Ensemble conforme à l'une quelconque des revendications I à 6 caractérisé en ce que l'orientation de l'absorbeur est comprise entre une position parallèle à la face avant et une position légèrement inclinée par rapport à la paroi avant de manière à se rapprocher de cette paroi en allant de bas en haut.
8. 8. Ensemble conforme à l'une quelconque des revendications I, 2, 3, 5, 6, 7 caractérisé en ce que les ailettes sont placées approximativement au milieu de l'enceinte délimitée par la paroi transparente à l'avant et par le mur à 11 arrière.
9. 9. Ensemble conforme à l'une quelconque des revendications I à 8 caractérisé en ce que les ailettes sont fixées sur un profilé en cornière par coincement et arc boutement dans une rainure droite pratiouée dans le profilé.

   IO. Ensemble conforme à l'une quelconque des revendications I, 2, 3, 5 à 9 caractérisé par la présence d'un échangeur air-eau de manière à ce que l'air chaud soit utilisé simultanément ou seulement pour chauffer l'eau sanitaire.