FR2590658A1 - Device for collecting the heat of the sun and an enclosure equipped with such a device - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un dispositif de captage de la chaleur solaire, et plus particulierement un tel dispositif dans lequel la chaleur est stockée sous forme de chaleur latente de changement de phase d'un matériau à changement de phase (MCP). The present invention relates to a device for collecting solar heat, and more particularly to such a device in which the heat is stored in the form of latent phase change heat of a phase change material (MCP).
On a déjà proposé de réguler thermiquement un local en remplaçant tout ou partie de ses parois ensoleillées par une lame d'un matériau présentant un changement de phase à une température convenable. It has already been proposed to thermally regulate a room by replacing all or part of its sunny walls with a blade of a material having a phase change at a suitable temperature.
Le matériau fond pendant la journée en stockant ainsi la chaleur solaire et évitant à celle-ci de se transmettre à l'intérieur du local, et se resolidifie pendant la nuit en cédant au local la chaleur ainsi stockée. The material melts during the day, thus storing solar heat and preventing it from being transmitted inside the room, and re-solidifies during the night, yielding to the room the heat thus stored.
Les dispositifs de ce type présentent toutefois un certain nombre d'inconvénients. Devices of this type, however, have a number of drawbacks.
Tout dtabord, dès que le MCP est totalement fondu, il continue à absorber mais réémet simultanément une part importante du rayonnement solaire vers le local, contribuant ainsi à élever la température de ce dernier. First of all, as soon as the MCP is completely melted, it continues to absorb but simultaneously re-emits a significant part of the solar radiation towards the room, thus contributing to raise the temperature of the latter.
Par ailleurs, le MCP est, dans ces dispositifs, généralement disposé dans un conteneur opaque. Furthermore, in these devices, the MCP is generally placed in an opaque container.
L'absorption de la chaleur solaire par le MCP s'effectue dans ces conditions essentiellement au niveau de l'enveloppe. The absorption of solar heat by the MCP takes place under these conditions essentially at the level of the envelope.
Cette enveloppe est par conséquent portée à une température élevée et il en résulte de fortes pertes de chaleur vers l'extérieur. This envelope is therefore brought to a high temperature and this results in high heat losses to the outside.
On a déjà proposé d'améliorer ce type de dispositifs en utilisant une enveloppe transparente associée à un MCP à transparence variable (MCPTV). It has already been proposed to improve this type of device by using a transparent envelope associated with a variable transparency MCP (MCPTV).
Ce type de matériau présente la propriété d'être opaque dans sa phase correspondant aux températures inférieures à la température de transition, et transparent dans sa phase correspondant aux températures supérieures à la température de transition.This type of material has the property of being opaque in its phase corresponding to temperatures below the transition temperature, and transparent in its phase corresponding to temperatures above the transition temperature.
A titre d'exemple de tels matériaux, on peut citer le chlorure de calcium hexahydraté CaC12, 6H20 dont la température de fusion est de 2805 C, le nitrate de calcium tetrahydraté Ca(N03)2, 4H20 dont la température de fusion est de 430, ou encore diverses paraffines dont les températures de fusion sont de l'ordre de 500. By way of example of such materials, mention may be made of calcium chloride hexahydrate CaCl2, 6H20 of which the melting temperature is 2805 C, calcium nitrate tetrahydrate Ca (NO3) 2, 4.H20 whose melting temperature is 430 , or also various paraffins whose melting temperatures are around 500.
Dans un tel dispositif, le matériau étant transparent dans sa phase "chaude" (phase liquide dans le cas d'une transition solide/liquide) et opaque dans sa phase "froide" (phase solide dans le cas d'une transition solide/liquide) l'absorption de la chaleur s1 effectue principalement à l'interface entre les deux phases, c'est-à-dire dans la masse du matériau à changement de phase. Les pertes vers l'extérieur sont réduites en conséquence. In such a device, the material being transparent in its "hot" phase (liquid phase in the case of a solid / liquid transition) and opaque in its "cold" phase (solid phase in the case of a solid / liquid transition ) the absorption of heat s1 mainly takes place at the interface between the two phases, that is to say in the mass of the phase change material. Losses to the outside are reduced accordingly.
Mais l'inconvénient de ce dispositif réside dans le fait que, une fois le MCP totalement fondu, le rayonnement solaire pénètre directement dans le local. However, the drawback of this device lies in the fact that, once the MCP is completely melted, the solar radiation penetrates directly into the room.
La présente invention vise à pallier cet inconvénient. The present invention aims to overcome this drawback.
A cet effet, l'invention a tout d'abord pour objet un dispositif de captage de la chaleur solaire, du type dans lequel la chaleur est stockée sous forme de chaleur latente de changement de phase d'une lame d'un matériau à changement de phase à transparence variable, caractérisé par le fait qu'il comprend une surface réfléchissante sensiblement parallèle et faisant face à ladite lame. To this end, the invention firstly relates to a device for collecting solar heat, of the type in which the heat is stored in the form of latent heat of phase change of a blade of a material to change variable transparency phase, characterized in that it comprises a substantially parallel reflecting surface and facing said plate.
Ce MCP peut être un matériau à transition solide/liquide disposé entre deux lames transparentes. This MCP can be a solid / liquid transition material placed between two transparent slides.
Ainsi, dès que la transition a eu lieu pour toute l'épaisseur de la lame de MCP, cette lame devient pratiquement transparente de sorte que le rayonnement solaire est en grande partie renvoyé par la surface réfléchissante, et non pas absorbé ou transmis comme cela était le cas avec les dispositifs de l'art antérieur. L'épaisseur de la lame de MCP est fonction de la nature du MCP utilisé, par l'intermédiaire de son coefficient de transmission optique. Une épaisseur trop importante n'autoriserait le renvoi vers l'extérieur que d'une faible partie du rayonnement. Thus, as soon as the transition has taken place for the entire thickness of the MCP plate, this plate becomes practically transparent so that the solar radiation is largely reflected by the reflecting surface, and not absorbed or transmitted as it was the case with the devices of the prior art. The thickness of the MCP blade depends on the nature of the MCP used, through its optical transmission coefficient. Too large a thickness would only allow a small part of the radiation to be returned to the outside.
On peut en outre prévoir, du côté opposé à la surface réfléchissante par rapport à la lame de MCP, une lame d'air comprise entre ladite lame de MCP et une autre lame transparente. It is also possible to provide, on the side opposite to the reflecting surface with respect to the MCP strip, an air space comprised between said MCP strip and another transparent strip.
Cette lame d'air, permet lors du refroidissement, de limiter les échanges thermiques entre le MCPTV et le milieu extérieur, et par conséquent de favoriser la restitution de la chaleur stockée de l'autre côté de la surface réfléchissante. This air space allows, during cooling, to limit the heat exchanges between the MCPTV and the outside environment, and consequently to favor the restitution of the heat stored on the other side of the reflecting surface.
La présente invention a également pour objet une enceinte telle qu'un local, caractérisée par le fait qu'une de ses parois comporte un dispositif tel que décrit ci-dessus, afin d'obtenir une régulation thermique de cette enceinte. The present invention also relates to an enclosure such as a room, characterized in that one of its walls comprises a device as described above, in order to obtain thermal regulation of this enclosure.
Dans le cas particulier d'un local d'habitation, ce dispositif peut par exemple remplacer une partie de ses parois ensoleillées. In the particular case of a living space, this device can for example replace part of its sunny walls.
Dans le cas d'un local tel qu'une serre, où au moins une des parois ensoleillées est transparente, le dispositif peut au contraire être appliqué à l'intérieur d'une des parois opposées à cette paroi transparente. In the case of a room such as a greenhouse, where at least one of the sunny walls is transparent, the device can on the contrary be applied inside one of the walls opposite this transparent wall.
On décrira maintenant à titre d'exemple non limitatif,des modes de réalisation particuliers de l'invention en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels
- les figures la à lc représentent un dispositif de captage selon l'invention dans trois étapes successives de son échauffement,
- la figure 2 représente une première application du dispositif des figures la à lc, et
- la figure 3 représente une deuxième application.We will now describe, by way of nonlimiting example, particular embodiments of the invention with reference to the appended schematic drawings in which
FIGS. 1a to 1c represent a collection device according to the invention in three successive stages of its heating,
- Figure 2 shows a first application of the device of Figures la to lc, and
- Figure 3 shows a second application.
Le dispositif de captage de la chaleur solaire représenté aux figures la à lc, comprend tout d'abord une lame 1 d'un matériau à changement de phase solide/liquide à transparence variable tel que du chlorure de calcium hexahydraté. Cette lame 1 est comprise entre deux lames 3 et 4 d'un matériau transparent tel que du plexiglas. (marque déposée)
Du côté opposé au rayonnement solaire 5, un panneau 6 est disposé parallèlement à la lame 1, le panneau 6 possédant une surface réfléchissante 7 dirigée vers la lame 1. La surface du panneau 6 peut être réfléchissante au sens propre, si le panneau est, par exemple, constitué par une feuille de métal poli, ou être plutôt diffusante, auquel cas la surface 7 peut être prévue de couleur blanche. Le panneau 6 peut également être partiellement transparent.The solar heat capture device shown in Figures la to lc, firstly comprises a blade 1 of a solid / liquid phase change material with variable transparency such as calcium chloride hexahydrate. This blade 1 is between two blades 3 and 4 of a transparent material such as plexiglass. (trademark)
On the side opposite to solar radiation 5, a panel 6 is arranged parallel to the blade 1, the panel 6 having a reflecting surface 7 directed towards the blade 1. The surface of the panel 6 can be reflective in the proper sense, if the panel is, for example, consisting of a sheet of polished metal, or being rather diffusing, in which case the surface 7 can be provided in white color. The panel 6 can also be partially transparent.
Préalablement à l'insolation du dispositif, le matériau de la lame 1 est entièrement dans sa phase solide comme cela est représenté à la figure la. Au fur et à mesure que se poursuit l'insolation, le matériau de la lame 1 fond progressivement suivant un front 8 (figure lb). La partie liquide 9 du matériau de la lame 1 est transparente, alors que sa partie solide 10 est opaque. Il en résulte que l'absorption du rayonnement solaire s'effectue principalement au niveau de l'interface 8 dans la masse de la lame 1. Prior to exposure of the device, the material of the blade 1 is entirely in its solid phase as shown in FIG. As the insolation continues, the material of the blade 1 gradually melts along a front 8 (FIG. 1b). The liquid part 9 of the material of the blade 1 is transparent, while its solid part 10 is opaque. As a result, the absorption of solar radiation takes place mainly at the interface 8 in the mass of the blade 1.
Lorsque tout le matériau de la lame 1 est fondu (figure lc), cette lame devient transparente, de sorte qu'une partie du rayonnement solaire 5 est réfléchi en 11 sur la surface 7, ce qui limite la montée en température du MCP. When all the material of the blade 1 is melted (FIG. 1c), this blade becomes transparent, so that part of the solar radiation 5 is reflected at 11 on the surface 7, which limits the rise in temperature of the MCP.
La figure 2 représente un local 12 dont les parois 13 et le toit 14 sont opaques, un dispositif 15 selon l'invention étant disposé à la -place d'une partie de la paroi 13 ensoleillée. En avant du dispositif 15 du côté du rayonnement, une lame d'air 16 est emprisonnée entre le dispositif 15 et une lame transparente 17. 2 shows a room 12 whose walls 13 and the roof 14 are opaque, a device 15 according to the invention being arranged in place of a portion of the sunny wall 13. In front of the device 15 on the radiation side, an air gap 16 is trapped between the device 15 and a transparent blade 17.
Pendant la journée, le rayonnement solaire est tout d'abord absorbé par le dispositif 15 puis, lorsque le MCP est entièrement fondu, ce rayonnement est réfléchi à l'extérieur, ce qui limite les surchauffes dans le local. During the day, the solar radiation is first absorbed by the device 15 and then, when the MCP is completely melted, this radiation is reflected outside, which limits overheating in the room.
Durant la nuit, le dispositif 15 est isolé de l'extérieur par la lame d'air 16, et éventuellement par une isolation nocturne supplémentaire, de sorte que la chaleur qu'il a stockée est restituée à l'intérieur du local 12. During the night, the device 15 is isolated from the outside by the air space 16, and possibly by additional night insulation, so that the heat which it has stored is returned inside the room 12.
La figure 3 illustre l'utilisation de dispositifs 18 selon l'invention à l'intérieur d'une serre 19. La paroi 20 et le toit 21 de la serre 19 sont transparents et les dispositifs 18 sont placés à l'intérieur du local contre la paroi opposée à la paroi 20. Ils peuvent être orientables manuellement ou automatiquement. FIG. 3 illustrates the use of devices 18 according to the invention inside a greenhouse 19. The wall 20 and the roof 21 of the greenhouse 19 are transparent and the devices 18 are placed inside the room against the wall opposite wall 20. They can be adjustable manually or automatically.
On remarquera que, dans ce cas, les dispositifs 18 sont inclinés vers le haut par rapport à la verticale, de sorte que, lorsque la fusion du
MCP est terminée, une partie du rayonnement solaire est réfléchi vers le haut pour retraverser les parois transparentes de la serre et éviter ainsi sa surchauffe.It will be noted that, in this case, the devices 18 are inclined upward relative to the vertical, so that, when the fusion of the
MCP is finished, part of the solar radiation is reflected upwards to pass back through the transparent walls of the greenhouse and thus avoid overheating.
Comme précédemment, la chaleur stockée dans les dispositifs 18 est restituée lors de la resolidification du HCP. As before, the heat stored in the devices 18 is restored during the resolidification of the HCP.
Dans un autre mode de fonctionnement, le rayonnement solaire réfléchi peut être dirigé vers une autre paroi, vers le sol, ou vers un dispositif secondaire de captation ou de stockage du rayonnement solaire. In another operating mode, the reflected solar radiation can be directed towards another wall, towards the ground, or towards a secondary device for collecting or storing the solar radiation.
Bien entendu, diverses variantes et modifications peuvent être apportées à la description qui précède sans sortir pour autant du cadre ni de l'esprit de l'invention. Of course, various variants and modifications can be made to the above description without departing from the scope or the spirit of the invention.
C'est ainsi, en particulier, que les dispositifs selon l'invention représentés aux dessins sont formés de lames planes mais que toute autre surface peut être envisagée, par exemple si l'on souhaite focali8er- le rayonnement réémis par la lame réfléchissante après fusion du MCP. It is thus, in particular, that the devices according to the invention shown in the drawings are formed of flat blades but that any other surface can be envisaged, for example if one wishes to focus the radiation re-emitted by the reflective blade after fusion. of MCP.
De même, les dispositifs selon l'invention ont tous été représentés avec une orientation fixe, mais il est bien entendu possible de les prévoir orientables. Similarly, the devices according to the invention have all been shown with a fixed orientation, but it is of course possible to provide them orientable.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8517380A FR2590658B1 (en) | 1985-11-25 | 1985-11-25 | DEVICE FOR COLLECTING SOLAR HEAT AND ENCLOSURE PROVIDED WITH SUCH A DEVICE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8517380A FR2590658B1 (en) | 1985-11-25 | 1985-11-25 | DEVICE FOR COLLECTING SOLAR HEAT AND ENCLOSURE PROVIDED WITH SUCH A DEVICE |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2590658A1 true FR2590658A1 (en) | 1987-05-29 |
| FR2590658B1 FR2590658B1 (en) | 1989-05-05 |
Family
ID=9325116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8517380A Expired FR2590658B1 (en) | 1985-11-25 | 1985-11-25 | DEVICE FOR COLLECTING SOLAR HEAT AND ENCLOSURE PROVIDED WITH SUCH A DEVICE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2590658B1 (en) |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2590658B1 (en) | 1989-05-05 |
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