FR2534672A1

FR2534672A1 - Solar collector, especially for the production of hot water.

Info

Publication number: FR2534672A1
Application number: FR8217590A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-10-15
Filing date: 1982-10-15
Publication date: 1984-04-20

Abstract

The invention relates to a solar collector for heating the water circulating in a duct 1. The insulation fin 13 is clipped onto the duct 1, then it is sandwiched between a rear shell 7 and a transparent lid 6 whose edges 8 and 9 are clamped by staples 12. The collector thus has the shape of flat rectangular modules 16 which are retrofitted to a rigid and already installed duct 1. Application: elimination of leaks; incorporation of the collector to roofing by placing the modules 16 between the rafters under transparent tiles.

Description

La présente invention est relative à un capteur solaire d'un type nouveau, dsstiné à chauffer un fluide en circulation, et notamment de l'eau. The present invention relates to a solar collector of a new type, intended to heat a circulating fluid, and in particular water.

On connait de nombreux capteurs solaires dont le principe consiste à faire circuler de l'eau dans un ou plusieurs tubes ou serpentins exposés au rayonnement solaire derrière une paroi transparente qui assure le chauffage par effet de serre. Many solar collectors are known, the principle of which is to circulate water in one or more tubes or coils exposed to solar radiation behind a transparent wall which provides heating by greenhouse effect.

Ces capteurs solaires de type connu, prévus notamment pour des utilisations domestiques (chauffage de locaux ou production d'eau chaude sanitaire) peuvent etre rangés en deux grandes catégories présentant chacune divers inconvé nient
Dans une première catégorie, le capteur est constitue par un caisson indépendant qu'on pose au sol sur un piedes- tai d'orientation. Si l'on désire assurer une puissance de chauffe raisonnablement importante, un tel capteur doit né- céssairement être réalisé avec de grandes dimensions, Si bien qu'il occupe au sol une surface importante. De plus, il ne s'intègre pas du tout au paysage et déprécie les constructions environnantes e Enfin, les inévitables fuites thermiques apparaissant sur sa face arrière sont ici purement et simplement perdues.These known type solar collectors, provided in particular for domestic uses (space heating or domestic hot water production) can be classified into two main categories, each having various disadvantages.
In a first category, the sensor consists of an independent box which is placed on the ground on an orientation stand. If it is desired to provide a reasonably large heating power, such a sensor must necessarily be produced with large dimensions, so that it occupies a large surface area on the ground. In addition, it does not integrate at all into the landscape and depreciates the surrounding buildings e Finally, the inevitable thermal leaks appearing on its rear face are here purely and simply lost.

Dans une deuxième catégorie, le capteur solaire est incorporé au toit ou à la terrasse d'un bâtiment. Dans ce cas, le serpentin dans lequel circule l'eau est réalisé sous une forme fractionnée qui, au montage, conduit à effectuer un grand nombre de raccords. L'expérience a montré que plus ces raccords sont nombreux, plus les risques de fuite sont importants, notamment si l'on tient compte des effets de corrosion qui se développent au cours des année. Dans cette catégorie de capteurs, on a meme vu une réalisation utilisant des tuiles transparentes, présentant la forme ordinaire extérieure des tuiles ordinaires d'une toiture : à chaque tuile était incorporé un tronçon de canalisation, si bien que sur l'ensemble de la toiture, le nombre des raccords de tuyauterie à effectuer était supérieur au nombre des tuiles. In a second category, the solar collector is incorporated into the roof or terrace of a building. In this case, the coil in which the water circulates is produced in a fractionated form which, during assembly, leads to making a large number of connections. Experience has shown that the more these connections, the greater the risk of leaks, especially if one takes into account the corrosion effects which develop over the years. In this category of sensors, we have even seen an embodiment using transparent tiles, having the ordinary external shape of the ordinary tiles of a roof: each tile was incorporated a section of pipe, so that on the whole of the roof , the number of pipe connections to be made was greater than the number of tiles.

I1 va sans dire qu'une telle réalisation fait apparaître rapidement des fuites de liquide dont les effets sont par ticulièrement néfastes puisque, venant de la toiture, le liquide des fuites s'écoule par les plafonds du local. It goes without saying that such an embodiment rapidly reveals leaks of liquid, the effects of which are particularly harmful since, coming from the roof, the liquid of the leaks flows through the ceilings of the room.

La présente invention a pour but d'éviter ces incon vènients en réalisant un dispositif de capteur solaire, susceptible d'entre incorporé facilement å. un bâtiment, tandis que la nature et le nombre des raccords de tuyauteries assurent une garantie efficace contre tout risque de fuite du liquide,
Un capteur solaire selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend
- d'une part une canalisation rigide, étanche et continue dans laquelle circule le fluide à chauffer
- d'autre part au moins un module solaire adaptable après coup sur la canalisation déjà en place, et groupant au
moins une ailette métallique d'insolation munie de moyens
pour sa fixation sur la canalisation, et un capot en matière
transparente susceptible de coiffer l'ailette.The object of the present invention is to avoid these drawbacks by producing a solar collector device which can easily be incorporated. a building, while the nature and number of pipe connections provide an effective guarantee against any risk of liquid leakage,
A solar collector according to the invention is characterized in that it comprises
- on the one hand, a rigid, tight and continuous pipe in which the fluid to be heated circulates
- on the other hand at least one solar module adaptable after the fact on the pipeline already in place, and grouping
minus a metal fin for sunshine provided with means
for its attachment to the pipe, and a cover made of
transparent likely to cap the fin.

Suivant une autre caractéristique de l1invention, le
module comprend par ailleurs une coque susceptible d'titre fi
xée derrière la canalisation, face au oapot, Si bien que 1'
ailette d'insolation se trouve prise entre le capot et laco-
que, lesquels définissent un caisson plat que la canalisation
traverse sur toute sa longueur.According to another characteristic of the invention, the
module also includes a shell that can be titled fi
attached behind the pipeline, facing the oapot, so that 1 '
insulating fin is caught between the hood and the
that, which define a flat box that the pipeline
crosses over its entire length.

Suivant une autre caractéristique de l'invention, le
capot et le caisson comportent en vis-à-vis chacun un rebord
périphérique débordant, si bien qu'il suffit de les appliquer
en vis-à-vis de part et d'autre de la canalisation et de 1'
ailette d'insolation dont la périphérie est ainsi serréa en
tre les deux rebords, pour pouvoir compléter l'assemblage au
moyen de simples cavaliers pinçant sur leur périphérie les
deux rebords en vis-à-vis du capot et de la coque.According to another characteristic of the invention, the
hood and box each face each other with a flange
overflowing device, so just apply them
facing either side of the pipeline and 1 '
insulating fin whose periphery is thus tightened in
be the two edges, to be able to complete the assembly at
by means of simple riders pinching on their periphery the
two flanges facing the hood and the hull.

Suivant une autre caractéristique de l'invention, plu
sieurs modules d'insolation du type précité sont disposés le
long d'une canalisation de circulation d'eau. Il va de soi
que celle-ci peut être installée suivant un trajet quelcon
que rectiligne ou en serpentin.According to another characteristic of the invention, more
several insolation modules of the aforementioned type are arranged on
along a water circulation pipe. It is obvious
that it can be installed along any route
than straight or serpentine.

Suivant une autre caractéristique de 1'inventiont 1'
épaisseur du capot transparent qui dépasse au-dessus de laca
nalisation est inférieure ou égale à ltépaisseur d'un chevron
utilisé pour la charpente d'une toiture, si bien qu'on loge plusieurs modules solaires selon l'invention à plat entre les chevrons d'un toit sous lesquels est placé un serpentin ou canalisation dans laquelle circule de l'eau, la toiture étant complétée par la mise en place de tuiles de forme con- nue, mais réalisées en un matériau transparent à la lumière, posées à la manière habituelle sur les chevrons de la char- pente.Grâce à cette disposition, on comprend qu'un ensemble de modules solaires selon l'invention puisse être incorporé à une toiture de forme et de structure traditionnelles, sans modifier la forme du btiment, tandis que l'eau à chauffer eircule,dans une canalisation continue et rigide, analogue à celles qu'on utilise traditionnellement pour distribuer 1' eau sanitaire dans les appartements. L'expérience montre que la technologie d'installation de ces tuyauteries ou canalisations est parfaitement au point et ne laisse apparaître aucune fuite meAme après de longues années.According to another characteristic of the invention 1 '
thickness of the transparent cover which protrudes above the laca
nalization is less than or equal to the thickness of a rafter
used for the frame of a roof, so that several solar modules according to the invention are housed flat between the rafters of a roof under which is placed a coil or pipe in which water circulates, the roof being supplemented by the installation of tiles of known shape, but made of a material transparent to light, laid in the usual way on the rafters of the frame. Thanks to this arrangement, it is understood that a set of solar modules according to the invention can be incorporated into a roof of traditional shape and structure, without modifying the shape of the building, while the water to be heated circulates, in a continuous and rigid pipe, similar to those that are traditionally used to distribute sanitary water in the apartments. Experience has shown that the installation technology for these pipes or lines is perfectly developed and does not reveal any meAme leaks after many years.

Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limita tift permettra de mieux comprendre las caractéristiques de l'invention. The appended drawing, given by way of non-limiting example tift, will allow a better understanding of the characteristics of the invention.

Figure d est une vue en perspective avec coupe partiel- le d'un capteur solaire selon l'ivention. Figure d is a perspective view with partial section of a solar collector according to ivention.

Figure 2 montre une variante de réalisation possible. Figure 2 shows a possible alternative embodiment.

Figure 3 est une vue en perspective de la variante de la figure 2. Figure 3 is a perspective view of the variant of Figure 2.

Figure 4 est le schéma d'un ensemble d'une installation équipée da capteurs, selon l'invention, destinée à être incorporée à une toiture. Figure 4 is a diagram of an assembly of an installation equipped with sensors, according to the invention, intended to be incorporated into a roof.

Figure 5 est est une coupe suivant V - V (figure 4) lorsque la toiture est terminée. Figure 5 is a section along V - V (Figure 4) when the roof is finished.

Figure 6 illustre un autre mode d'installation pos sible où les modules selon Invention sont fixés en applique le long d'un mur. Figure 6 illustrates another possible installation mode where the modules according to the invention are fixed as a wall light along a wall.

Figure 7 montre une variante de la figure 1. Figure 7 shows a variant of Figure 1.

Le capteur solaire illustré sur la figure I comprend d'une part une canalisation rigide fixe i da type de celles qu'on utilise pour assurer la distribution de l'eau dans un appartement ou un local quelconque. The solar collector illustrated in Figure I comprises on the one hand a rigid rigid pipe i da type of those used to ensure the distribution of water in an apartment or any room.

Par ailleurs, le capteur comprend - deux demi-ailettes d'insolation 2 et 3 dont chacune com porte une embase 4 punie d'une rainure longitudinale hémicylindrique 5 susceptible de-venir s'adapter sur la face externe de la canalisation 1 - un capot transparent 6 réalisé d'une pièce en verre ou en une matière synthétique telle qu'un poly-carbonate - une coque arrière 7 réalisée d'une pièce suivant un contour analogue, en une matière telle que par exemple du po lyéthylène. Furthermore, the sensor comprises - two half-fins of sunshine 2 and 3 each of which has a base 4 punished with a semi-cylindrical longitudinal groove 5 capable of coming to fit on the external face of the pipe 1 - a cover transparent 6 made of a piece of glass or of a synthetic material such as a poly-carbonate - a rear shell 7 made of a piece along a similar outline, in a material such as for example po lyethylene.

Le capot 6 comporte un rebord périphérique 8 qui dé borde tout autour de son ouverture. La coque 7 comporte un rebord périphérique analogue 9. The cover 6 has a peripheral rim 8 which extends around all around its opening. The shell 7 has a similar peripheral rim 9.

L'assemblage est le suivant
La canalisation 1 étant déjà installée en place, on dispose en vis-à-vis les deux demi-ailettes 2 et 3 et on les assemble en revissant l'une sur l'autres les deux embases 4, au moyen de vis 10. De part et d'autre de cette ailette d insolation 2, 3, on dispose la coque inférieure 7 et le capot supérieur transparent 6, leurs deux rebords 8 et 9 étant appliqués l'un contre l'autre, éventuellement avec interposition d'un joint d'étanchéité 11. il suffit alors de pincer ensemble ces deux rebords 8 et 9 à l'aide de cavaliers tels que 12, pour réaliser un caisson rectangulaire plat, dont une médiane est occupée par la canalisation 1 qui traverse l'ensemble de part en part par des ouvertures prévues à cet effet.The assembly is as follows
The pipe 1 being already installed in place, there are opposite the two half-fins 2 and 3 and they are assembled by screwing one on the other the two bases 4, by means of screws 10. From on either side of this insulating fin 2, 3, there is the lower shell 7 and the transparent upper cover 6, their two flanges 8 and 9 being applied one against the other, possibly with the interposition of a seal 11. It then suffices to pinch these two flanges 8 and 9 together with the aid of jumpers such as 12, to produce a flat rectangular box, one median of which is occupied by the pipe 1 which passes through the entire part. partly by openings provided for this purpose.

Le fonctionnement est connu, à savoir que le rayonnement solaire venant frapper le capot transparent qu'il traverse, il en résulte un échauffement de la matière de l'ai-. The operation is known, namely that the solar radiation striking the transparent cover which it crosses, this results in the heating of the material of the ai.

lette 2, 3, les calories étant ensuite transmises par conductibilité à la canalisation 1 et à l'eau qui y circule.lette 2, 3, the calories then being transmitted by conductivity to the pipe 1 and to the water which circulates there.

L'effet de serre garanti par le capot transparent 6 augmente d'autant l'échauffement de l'eau circulant dans la canalisation 1. Par ailleurs, on augmente l'efficacité de l'en semble en réalisant les dert ailettes 2 et 3 en un maté riau de couleur noire mate. I1 peut s'agir par exemple d' aluminium anodisé. Dans la variante illustrée sur les figures 2 et 3, on utilise une ailette d'insolation 13 réalisée d'une pièce en tôle d'acier découpée et emboutie.L'ensemble se présente sous la forme d'une plaque rectangulaire
qui définit it suivant l'une de ses médianes ,un tunnel en re
lief 14 susceptible autre fixé élastiquement -sur la tuyau-
te rie ou canalisation 1 . Tout le reste , le capot transparent 6 et la coque 7 sont réalisés de manière analogue à la va- riante de la figure 1 .L'assemblage se fait de manière analo- gue , la périphérie de l'ailette 13 étant pincée entre les rebords. 8 et 9 que maintiennent en place les cavaliers périphérisques 12 .Les ouvertures 15 sensiblement demi-circulaires prévues en vis-à-vis sur les côtés opposés du capot 6 et da la coque 7 permettent le passage de la canalisation 1 qui traver- se l'ensemble après montage ( figure 2).The greenhouse effect guaranteed by the transparent cover 6 increases all the more the heating of the water circulating in the pipeline 1. Furthermore, the efficiency of the whole is increased by producing the two fins 2 and 3 in a matte black material. It can be, for example, anodized aluminum. In the variant illustrated in FIGS. 2 and 3, an insulating fin 13 made of a piece of cut and stamped sheet steel is used. The assembly is in the form of a rectangular plate
which defines it according to one of its medians, a tunnel in re
lief 14 likely other fixed elastically -on the pipe-
pipe or pipe 1. All the rest, the transparent cover 6 and the shell 7 are produced in a similar manner to the variant of FIG. 1. The assembly is carried out in an analogous manner, the periphery of the fin 13 being pinched between the flanges . 8 and 9 which are held in place by the peripheral riders 12. The substantially semi-circular openings 15 provided facing each other on the opposite sides of the cover 6 and of the shell 7 allow the passage of the pipe 1 which passes through the after assembly (Figure 2).

De toute façon , qu'il s'agisse de la réalisation de la figure 1 ou de la variante des figures 2 et-3 ,le capteur solaire selon l'invention ce présente sous la forme d'un module rectangulaire plate 16 qu'on fixe après coup de part et d'au- tre d'une canalisation rigide 1,déjà en place .Cela convient particulièrement bien à une installation solaire qu'on désire intégrer à la toiture d'une maison .Pour cela ,comme illustré
sur les figures 4 et 5 ,on fait circule la canalisation 1 suivant un trajet en serpentin , en la plaçant directement sous les chevrons 17 de la toiture Les dimensions de chaque module 16,aussi bien en longueur qu'en largeur ou qu'en épais- seur,permettent de le disposer à plat entre les chevrons 17, sans que la face supérieure 18 du capot transparent 6 ne d@ passe au-dessus du plan 19 défini par ces chevrons . Ainsi, après mise en place de l'installation , on peut couvrir-le toit à la manière habituelle , en y disposant de façon traditionnelle des tuiles 20 dont la seule particularité est d' titre réalisées en un matériau transparent ( verre ou matière plastique).In any case, whether it is the embodiment of FIG. 1 or the variant of FIGS. 2 and 3, the solar collector according to the invention has this in the form of a flat rectangular module 16 which is fixed afterwards on both sides of a rigid pipe 1, already in place. This is particularly suitable for a solar installation that one wishes to integrate into the roof of a house. For this, as illustrated
in FIGS. 4 and 5, the pipe 1 is made to circulate along a serpentine path, placing it directly under the rafters 17 of the roof. The dimensions of each module 16, both in length, in width or in thickness - seur, allow to have it flat between the rafters 17, without the upper face 18 of the transparent cover 6 does not pass above the plane 19 defined by these rafters. Thus, after installation of the installation, the roof can be covered in the usual way, by traditionally arranging therein tiles 20, the only peculiarity of which is made of a transparent material (glass or plastic) .

On comprend que l'installation ainsi réalisée pré. It is understood that the installation thus carried out pre.

sente de nombreux avantages.En particulier t la mise en place des modules 16 s'effectuant après coup, sur la canalisation 1 sans nécessiter la assemblage d'aucun raccord d'étanchéité,tout risque de fuite se trouve supprime; -l'installation peut s'intégrer à l'architecture,sans avoir à modifier ltaspect extérieur de la maison ;; -l'ensemble étant intégré à la toiture ,sous les tuiles 20, les inévitables fuites thermiques apparaisaant derrière le fond de la coque 7 (figure 5, flèche 21) sont récupérées puisque les calories correspondantes s'écoulent à l'intérieur de l'immeuble - Chaque module 16 étant de dimensions réduites et d'un poids également faible, il est superflu de prévoir des socles ou supports spéciaux qui alourdiraient ou compliquaraient la construction.has many advantages. In particular t the installation of the modules 16 being carried out after the fact, on the pipe 1 without requiring the assembly of any sealing connection, any risk of leakage is eliminated; -the installation can be integrated into the architecture, without having to modify the exterior appearance of the house; -the assembly being integrated into the roof, under the tiles 20, the inevitable thermal leaks appearing behind the bottom of the shell 7 (FIG. 5, arrow 21) are recovered since the corresponding calories flow inside the building - Each module 16 being of reduced dimensions and also of light weight, it is superfluous to provide special bases or supports which would make the construction cumbersome or complicated.

Bien entendu, la structure des modules 16, selon l'invention, leurs dimensions réduites et leur faible poids, permettent de les installer de diverses manières, toujours en les intégrant à l'architecture. En particulier, on peut les fixer en applique avec superposition à la façon d'auvents contre la façade 22 d'un immeubleS comme représenté sur la figure 6. Of course, the structure of the modules 16 according to the invention, their reduced dimensions and their low weight, make it possible to install them in various ways, always integrating them into the architecture. In particular, they can be fixed as a wall light with superposition like awnings against the facade 22 of a building S as shown in FIG. 6.

La coque arrière 7 peut être transparente. Dans ce cas, on peut bénéficier de la réverbération de l'environnement ou des éventuelles propriétés réfléchissantes d'une paroi qui pourrait Autre située derrière le module. The rear shell 7 can be transparent. In this case, one can benefit from the reverberation of the environment or the possible reflective properties of a wall which could be located behind the module.

Enfin, les cavaliers 12 pourraient autre supprimés et remplacés par un collage hydrofuge, par exemple à base de silicornes. Finally, the jumpers 12 could otherwise be removed and replaced by a water-repellent bonding, for example based on silicones.

On a représenté sur la figure 7 une variante préférée pour la réalisation des ailettes. Dans ce ces, on prévoit deux pièces plates 23, identiques entre elles et réalisées par exemple en tôle emboutie. Chacune comprend un panneau plat 24 constituant la demi-ailette proprement dite, puis une gouttière demi-cylindrique 25 prolongée par un rebord plat 26. Les deux pièces 23 sont placées symétriquement par rapport à l'axe géométrique 27 de l'espace cylindrique creux défini entre les deux gouttières opposées 25. La canalisation 1 passe dans cet espace, centrée sur l'axe 27. De part et d' autre de la canalisation 1, les deux pièces 23 sont assemblées par tout moyen, par exemple par collage ou à l'aide de ri vets 28. FIG. 7 shows a preferred variant for producing the fins. In these, there are provided two flat parts 23, identical to each other and made for example from stamped sheet metal. Each comprises a flat panel 24 constituting the half-fin proper, then a semi-cylindrical gutter 25 extended by a flat rim 26. The two parts 23 are placed symmetrically with respect to the geometric axis 27 of the defined hollow cylindrical space between the two opposite gutters 25. The pipe 1 passes through this space, centered on the axis 27. On either side of the pipe 1, the two parts 23 are assembled by any means, for example by gluing or help from ri vets 28.

Claims

1 - Solar collector for heating a fluid circulating in a pipe, characterized in that it comprises - on the one hand a pipe (1), rigid, sealed and continuous, in which the fluid to be heated circulates - on the other share at least one solar module (16), adaptable after the fact on the pipe (1) already in place and grouping at least one metal fin for insolation (2), (3) or (13), provided with means for its fixing on the pipe (1), and a cover (6) made of a transparent material capable of covering the fin (2), (3) or (13),

2 - solar collector according to claim 1, ca acterized in that the module (16) further comprises a rear shell (7) susceptible other fixed behind the pipe (1), facing the cover (6), so that fin insolation (2), (3), or (13) is taken between the transparent cover (6) and the shell (7), which define a flat box that the pipe (1) crosses over its entire length.

3 - solar collector according to any one of the preceding claims, characterized in that the transparent cover (6) and the: shell (7) each have a visually opposite peripheral overhang, respectively (8) and (9) , so that it suffices to apply them on either side of the pipe (1) to be able to complete the assembly by means of jumpers (12) pinching on their periphery the two flanges facing each other. screws (8) and (9) of the cover (6) and the shell (7) -.

4 - solar collector according to claim 3, ca acterized in that the periphery of the insulating fin (13) is pinched between the two flanges facing (8) and (9).

5 - Solar collector according to any one of the preceding claims, characterized in that several exposure modules (16) are arranged along a me water circulation pipe (1).

6 - solar collector according to claim 5, characterized in that the modules (16) are arranged along a pipe (1) with serpentine path.

7 - solar collector according to any one of the preceding claims, characterized in that the thickness of the transparent cover (6) which exceeds above -the pipe (t) is less than or equal to the thickness of a rafter framing (17).

8 - solar collector according to claim 7, characterized in that it comprises several modules (16) housed flat between the rafters (17) of a roof, under which is placed a coil formed by the pipe (î) in which circulates water, the roof being completed by the installation of tiles (20) made of a material transparent to light.

9 - Solar collector according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises several modules (î6), superimposed on the surface in the manner of awnings against the facade (22) of a building.

10 - solar collector according to claim 2, ca acterized in that the rear shell (7) is transparent.

11 - Solar collector according to any one of the preceding claims, characterized in that the metal fin is formed by assembling two identical parts (23), in pressed sheet metal, placed face to face and offset by 1800, on either side. 'other of the pipe (1), each of them comprising a flat panel (24), a gutter (25) and a flat edge (26).