FR2951812A1

FR2951812A1 - Collecteur solaire

Info

Publication number: FR2951812A1
Application number: FR0957431A
Authority: FR
Inventors: Julien Sellier; Rene Gy; Didier Jousse
Original assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 2009-10-22
Filing date: 2009-10-22
Publication date: 2011-04-29
Anticipated expiration: 2029-10-22
Also published as: CN102770721A; EP2491313A2; FR2951812B1; WO2011048342A2; US20120222669A1; KR20120098643A; WO2011048342A3; JP2013508661A

Abstract

Ce collecteur solaire (1) comprend : - une première (2) et une deuxième (4) parois en regard l'une de l'autre, qui délimitent entre elles un logement (3), la première paroi (2) étant transparente et destinée à être dirigée du côté d'incidence du rayonnement solaire sur le collecteur, et - des moyens (6, 7) d'absorption d'énergie issue du rayonnement solaire disposés dans le logement (3), ces moyens d'absorption comprenant au moins un conduit (7) de circulation d'un fluide caloporteur. De plus, le collecteur (1) comprend au moins un espaceur agencé entre la première paroi (2) et les moyens d'absorption (6, 7) au niveau du conduit (7).

Description

1 COLLECTEUR SOLAIRE

La présente invention a trait à un collecteur solaire plan destiné à être monté sur une structure, notamment un toit ou une façade de bâtiment.

Un collecteur solaire est un module apte à convertir l'énergie issue du rayonnement solaire en énergie thermique récupérée dans un fluide caloporteur. De manière classique, un collecteur solaire plan comprend deux parois en regard l'une de l'autre, qui délimitent entre elles un logement de réception d'éléments de conversion d'énergie, généralement sous la forme d'un panneau absorbeur relié thermiquement à un ou plusieurs conduits de circulation du fluide caloporteur. L'une au moins des deux parois en regard est transparente et destinée à être dirigée du côté d'incidence du rayonnement solaire sur le collecteur, de manière à permettre une bonne transmission du rayonnement solaire vers les éléments de conversion d'énergie. Afin d'augmenter le rendement de conversion énergétique d'un tel collecteur solaire, il est connu de créer un vide dans le logement de réception des éléments de conversion d'énergie, ce qui permet de limiter les pertes thermiques par convection et conduction moléculaire. Dans ce cas, en vue de contrer la force de compression exercée sur les parois du collecteur du fait de la pression atmosphérique extérieure, le collecteur est équipé d'espaceurs permettant de maintenir un écart constant entre les parois en regard. Les éléments de conversion d'énergie sont également avantageusement maintenus à distance des parois délimitant leur logement de réception, de manière à limiter également les pertes thermiques par contact au niveau de ces parois. WO-A-87/06328 décrit une structure de collecteur solaire sous vide dans laquelle les espaceurs se présentent sous la forme de tiges, qui sont en appui entre les deux parois en regard du collecteur. Ces tiges sont réparties dans le collecteur à distance des conduits de circulation de fluide caloporteur et passent à travers le panneau absorbeur. Lorsque les tiges formant espaceurs sont métalliques, des pertes thermiques sont susceptibles d'intervenir au niveau de ces tiges. De plus, comme le panneau absorbeur est percé d'orifices pour permettre le passage de ces tiges, la surface du panneau active pour l'absorption d'énergie issue du rayonnement solaire est réduite, ce qui limite le rendement de conversion énergétique du collecteur.

Un autre inconvénient de cette structure de collecteur solaire connue est que les tiges formant espaceurs doivent être mises en place individuellement dans le collecteur, ce qui augmente la durée et le coût de fabrication du collecteur. En outre, ce collecteur connu présente une épaisseur importante, qui ne permet pas son intégration esthétique sur un toit ou une façade de bâtiment. C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant un collecteur solaire ayant une structure optimisée à la fois en termes de distribution thermique dans le collecteur et en termes de résistance mécanique du collecteur, permettant d'améliorer le rendement de conversion énergétique du collecteur, ce collecteur solaire ayant également un encombrement minimisé et un procédé de fabrication simple. A cet effet, l'invention a pour objet un collecteur solaire comprenant : - une première et une deuxième parois en regard l'une de l'autre, qui délimitent entre elles un logement, la première paroi étant transparente et destinée à être dirigée du côté d'incidence du rayonnement solaire sur le collecteur, et - des moyens d'absorption d'énergie issue du rayonnement solaire disposés dans le logement, ces moyens d'absorption comprenant au moins un conduit de circulation d'un fluide caloporteur, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un espaceur agencé entre la première paroi et les moyens d'absorption au niveau du conduit. Au sens de l'invention, un élément transparent est un élément transparent au moins dans les domaines de longueurs d'onde du rayonnement solaire qui sont utiles pour la conversion de l'énergie issue du rayonnement solaire en énergie thermique par les moyens d'absorption. Grâce à l'agencement de chaque espaceur à l'aplomb d'un conduit de circulation du fluide caloporteur, c'est-à-dire au niveau d'un point froid des moyens d'absorption, les pertes thermiques à travers l'espaceur sont limitées. La collecte d'énergie issue du rayonnement solaire par les moyens d'absorption et le rendement de conversion énergétique du collecteur sont ainsi optimisés.

Selon d'autres caractéristiques avantageuses d'un collecteur solaire selon l'invention, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - les moyens d'absorption comprennent un panneau absorbeur relié thermiquement au conduit, l'espaceur étant agencé entre la première paroi et une partie du panneau absorbeur en contact thermique avec le conduit ; - l'espaceur a une forme arrondie en direction des moyens d'absorption ; - l'espaceur est transparent ; - l'espaceur est en verre ; - l'espaceur est monobloc avec la première paroi ; - la première paroi et l'espaceur sont en verre trempé, l'espaceur étant trempé thermiquement avec la première paroi ; - la première paroi est en verre et l'espaceur est un motif en relief par rapport à la première paroi obtenu par laminage de la première paroi ; - l'espaceur est un espaceur en verre trempé chimiquement ; - l'espaceur a une épaisseur inférieure à 4 millimètres, de préférence inférieure à 2 millimètres lorsqu'il s'agit d'un espaceur trempé chimiquement, et de préférence inférieure à 1 millimètre lorsqu'il s'agit d'un espaceur monobloc avec la première paroi ; - le collecteur comprend au moins une paire d'espaceurs agencés de part et d'autre du conduit, comprenant le premier espaceur entre la première paroi et les moyens d'absorption et un deuxième espaceur entre la deuxième paroi et les moyens d'absorption ; - les premier et deuxième espaceurs de chaque paire d'espaceurs sont agencés dans l'alignement l'un de l'autre selon une direction transversale aux plans moyens des première et deuxième parois ; - le deuxième espaceur est monobloc avec la deuxième paroi ; - la deuxième paroi est en métal et le deuxième espaceur est un motif en relief par rapport à la deuxième paroi obtenu par embossage de la deuxième paroi ; - la deuxième paroi est identique à la première paroi et symétrique de celle-ci par rapport à un plan médian du collecteur ; - le deuxième espaceur est un espaceur en verre trempé chimiquement ; - le deuxième espaceur a une épaisseur inférieure à 4 millimètres, de préférence inférieure à 2 millimètres ; - le logement est étanche et adapté pour être mis sous vide ; - le collecteur comprend un cadre espaceur entre les première et deuxième parois ; - le collecteur a une épaisseur inférieure à 30 millimètres, de préférence inférieure à 25 millimètres ; - un bord libre de la première paroi dépasse par rapport au bord libre correspondant de la deuxième paroi de telle sorte que la première paroi du collecteur solaire est apte à recouvrir partiellement la première paroi d'un deuxième collecteur solaire analogue juxtaposé au premier collecteur solaire. L'invention a également pour objet un ensemble d'habillage pour une structure, notamment un toit ou une façade de bâtiment, comprenant au moins un collecteur solaire tel que décrit ci-dessus. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre de quatre modes de réalisation d'un collecteur solaire selon l'invention, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une section d'un collecteur solaire conforme à un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une section analogue à la figure 1 pour un collecteur solaire conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 est une section analogue à la figure 1 pour un collecteur solaire conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 4 est une vue schématique de dessus de deux collecteurs solaires conformes à l'invention montés sur une structure, par exemple un toit ou une façade de bâtiment ; et - la figure 5 est une vue de côté d'une structure de toit sur laquelle sont montés des collecteurs solaires conformes à un quatrième mode de réalisation de l'invention. Pour la clarté du dessin, les dimensions relatives des différents éléments sur les figures 1 à 5 n'ont pas été strictement respectées. Le collecteur solaire 1 du premier mode de réalisation, représenté sur la figure 1, comprend une paroi supérieure 2 transparente, destinée à être dirigée du côté d'incidence du rayonnement solaire sur le collecteur, et une paroi inférieure 4 également transparente. Les parois 2 et 4 sont formées par deux plaques en verre trempé identiques, de forme rectangulaire et d'épaisseur de l'ordre de 4 à 6 millimètres. Les parois 2 et 4 sont reliées l'une à l'autre au moyen d'un cadre métallique 5, de sorte qu'elles délimitent entre elles et avec le cadre 5 un logement 3 de réception des moyens d'absorption du collecteur 1. En configuration assemblée du collecteur 1, les plans moyens n et n' des parois 2 et 4 sont sensiblement parallèles entre eux. On note Z une direction d'épaisseur du collecteur 1, qui est sensiblement perpendiculaire aux plans moyens n et n'. Chacune des parois 2 et 4 est fixée au cadre 5 par l'intermédiaire d'un joint de scellement 10 étanche, en particulier étanche aux gaz. De préférence, le joint de scellement 10 entre le cadre métallique 5 et chaque paroi en verre 2 ou 4 est obtenu par brasure, au moyen d'un alliage de soudure, entre le cadre et une fritte métallique déposée sur la paroi en verre. Cette fritte métallique, comportant une fritte de verre et des particules métalliques, est avantageusement déposée par sérigraphie sur le pourtour de la face de la paroi en verre 2 ou 4 destinée à être en contact avec le cadre 5, puis cuite lors de la trempe thermique de la paroi en verre 2 ou 4. Le joint de scellement 10 obtenu entre le verre et le métal présente de bonnes caractéristiques de résistance mécanique et d'étanchéité sur le long terme. En particulier, le joint de scellement 10 permet la mise sous vide et le maintien sous vide du logement 3 dans lequel sont disposés les moyens d'absorption du collecteur. Ces moyens d'absorption comprennent un panneau métallique 6, également appelé panneau absorbeur, et un conduit 7 de circulation d'un fluide caloporteur. Le fluide caloporteur est par exemple de l'eau, éventuellement mélangée avec un antigel. Le panneau absorbeur 6 est agencé entre la paroi supérieure 2 et le conduit 7 de circulation de fluide caloporteur, de sorte qu'il est apte à emmagasiner de la chaleur à partir du rayonnement solaire traversant la paroi 2, cette chaleur étant ensuite transférée du panneau absorbeur 6 au fluide circulant dans le conduit 7. A cet effet, le conduit 7 est en contact thermique avec la face inférieure 6A du panneau absorbeur 6 dirigée vers la paroi inférieure 4. Plus précisément, le conduit 7 est positionné contre la face inférieure 6A du panneau absorbeur 6 en ayant la forme d'un serpentin, de manière à maximiser la surface de contact thermique entre le conduit et le panneau absorbeur. Comme montré sur la figure 1, les moyens d'absorption 6 et 7 sont de préférence maintenus au niveau d'un plan médian P du collecteur, à distance des parois 2 et 4, de manière à limiter les pertes thermiques par contact au niveau de ces parois. Le panneau absorbeur 6, notamment constitué en cuivre ou en aluminium, a une épaisseur selon la direction Z de l'ordre de 0,1 à 1 millimètre. Le conduit 7, notamment constitué en cuivre, a une section circulaire ayant un diamètre de l'ordre de 8 mm. Le conduit 7 débouche vers l'extérieur du collecteur 1 au niveau de deux connecteurs 11 d'entrée et de sortie du fluide caloporteur, représentés schématiquement sur la figure 4. De préférence, les deux connecteurs 11 sont prévus sur une même tranche du collecteur 1, c'est-à-dire sont implantés dans un même côté 51 du cadre 5 de forme rectangulaire, en étant positionnés chacun au voisinage d'une extrémité 51A ou 51B du côté 51. Lorsque le collecteur 1 est monté sur une structure 12 inclinée par rapport à l'horizontale, telle qu'un toit ou une façade, le côté 51 du cadre 5 comprenant les connecteurs 11 est de préférence positionné le plus en hauteur par rapport aux autres côtés du cadre. Il est alors aisé, lorsque deux collecteurs 1 sont juxtaposés sur la structure 12 pour former un ensemble d'habillage 20 comme montré sur la figure 4, de raccorder le connecteur d'entrée d'un premier collecteur 1 avec le connecteur de sortie du deuxième collecteur 1 juxtaposé, par exemple au moyen d'un tuyau 13 en U. On forme ainsi un système collecteur solaire dans lequel le fluide caloporteur peut s'écouler successivement dans une pluralité de collecteurs. Une pluralité d'espaceurs 8 et 9, sous forme de plots, est prévue dans le collecteur 1 pour maintenir une distance constante entre la paroi supérieure 2 et la paroi inférieure 4 lorsque le collecteur est mis sous vide.

Le collecteur 1 comprend ainsi une première série d'espaceurs 8, dits espaceurs supérieurs, qui sont positionnés entre la paroi supérieure 2 et les moyens d'absorption, et une deuxième série d'espaceurs 9, dits espaceurs inférieurs, qui sont positionnés entre la paroi inférieure 4 et les moyens d'absorption. Les espaceurs 8, 9 sont répartis dans le collecteur 1 de manière à former des paires d'espaceurs. Chaque paire d'espaceurs comprend un espaceur supérieur 8 et un espaceur inférieur 9 qui sont sensiblement alignés selon la direction Z et agencés de part et d'autre des moyens d'absorption, à chaque fois au niveau du conduit 7. Plus précisément, chaque espaceur supérieur 8 est positionné entre la paroi supérieure 2 et une partie 61 du panneau absorbeur 6 qui est en contact thermique avec le conduit 7, alors que chaque espaceur inférieur 9 est positionné entre la paroi inférieure 4 et le conduit 7. L'agencement spatial des espaceurs 8, 9 à chaque fois au niveau d'une portion du conduit 7 permet de limiter les pertes thermiques à travers les espaceurs à partir des moyens d'absorption 6 et 7. En effet, le conduit 7 et les parties 61 du panneau absorbeur 6, qui sont en contact thermique avec le conduit 7, sont des zones froides dans la distribution thermique des moyens d'absorption, ce qui limite le risque de fuites thermiques à travers les espaceurs. Dans ce premier mode de réalisation, chaque espaceur 8 ou 9 est un motif en saillie par rapport à la paroi correspondante 2 ou 4, formé par laminage de la plaque de verre constitutive de la paroi 2 ou 4. En d'autres termes, la série d'espaceurs supérieurs 8 est une texturation de surface de la paroi supérieure 2, obtenue par laminage de la surface plane de la plaque de verre constitutive de la paroi 2, en chauffant la plaque de verre à une température à laquelle il est possible de déformer sa surface à l'aide d'un objet solide tel qu'un rouleau métallique ayant à sa surface la forme inverse de la texturation à former. De même, la série d'espaceurs inférieurs 9 est une texturation de surface de la paroi inférieure 4, obtenue par laminage de la surface plane de la plaque de verre constitutive de la paroi 2. De manière avantageuse, les espaceurs laminés 8 et 9 sont trempés lors de la trempe thermique des parois 2 et 4. On obtient ainsi des espaceurs 8 et 9 qui sont incorporés dans la paroi en verre 2 ou 4 et qui présentent de bonnes caractéristiques de transparence et de résistance mécanique. Dans le deuxième mode de réalisation représenté sur la figure 2, les éléments analogues à ceux du premier mode de réalisation portent des références identiques augmentées de 100. Le collecteur solaire 101 conforme à ce deuxième mode de réalisation diffère du collecteur solaire 1 du premier mode de réalisation par la structure de ses espaceurs 108 et 109. Comme dans le premier mode de réalisation, le collecteur solaire 101 comprend une paroi supérieure 102 transparente et une paroi inférieure 104 également transparente, formées par deux plaques identiques en verre trempé thermiquement. Les parois 102 et 104 délimitent entre elles et avec un cadre métallique 105, auquel elles sont fixées par un joint de scellement 110 étanche, un logement 103 étanche de réception des moyens d'absorption 106 et 107 du collecteur. Ces moyens d'absorption, qui sont similaires à ceux du premier mode de réalisation, comprennent un panneau absorbeur 106 et un conduit 107 de circulation d'un fluide caloporteur. Comme dans le premier mode de réalisation, le conduit 107 est en contact thermique avec le panneau absorbeur 106 du côté de la face inférieure 106A de celui-ci. Le collecteur 101 comprend une pluralité d'espaceurs supérieurs 108 et une pluralité d'espaceurs inférieurs 109, destinés à maintenir une distance constante entre la paroi supérieure 102 et la paroi inférieure 104 lorsque le collecteur 101 est mis sous vide. Comme dans le premier mode de réalisation, ces espaceurs 108 et 109 sont alignés par paires selon la direction Z d'épaisseur du collecteur 101, de telle sorte que chaque espaceur supérieur 108 est positionné entre la paroi supérieure 102 et une partie 161 du panneau absorbeur 106 qui est en contact thermique avec le conduit 107, alors que chaque espaceur inférieur 109 est positionné entre la paroi inférieure 104 et le conduit 107. Toutefois, dans ce deuxième mode de réalisation, les espaceurs 108 et 109 ne se présentent pas sous forme de motifs en relief obtenus par laminage, mais sous forme de billes de verre rapportées sur les parois 102 et 104, par exemple par collage. Afin de résister à la force de compression exercée sur les parois 102 et 104 lorsque le vide est fait dans le logement 103, les billes de verre sont renforcées par une trempe chimique. Ce traitement de trempe chimique vise, par échange ionique, à remplacer des ions alcalins initialement dans le verre et proches de la surface par d'autres ions alcalins plus gros, dans le but d'induire de fortes contraintes de compression en surface. La trempe chimique permet ainsi d'augmenter significativement la résistance mécanique des billes. Pour ce traitement de trempe chimique, le verre constitutif des billes doit contenir, avant la trempe, un oxyde d'alcalin. A titres d'exemples non limitatifs, l'oxyde initial peut être Na2O, la trempe chimique pouvant alors être réalisée par traitement au KNO3, de façon à remplacer au moins partiellement des ions Na+ par des ions K+ ; l'oxyde initial peut également être Li2O, la trempe chimique pouvant alors être réalisée par traitement au NaNO3 ou au KNO3, de façon à remplacer au moins partiellement des ions Li+ par des ions Na+ ou K+. La trempe chimique conduit à un gradient de concentration en ions, notamment K+ ou Na+, perpendiculaire aux surfaces traitées et décroissant à partir de ces surfaces. En pratique, par exemple dans le cas d'un échange sodium/potassium, l'échange ionique est réalisé en trempant les billes de verre dans un bain de sel de potassium porté à des températures comprises entre 400 et 500°C. Les paramètres de l'échange ionique, notamment température et durée, sont choisis de manière à favoriser une contrainte de surface élevée. L'échange ionique peut également être assisté par un champ électrique.

Dans le troisième mode de réalisation représenté sur la figure 3, les éléments analogues à ceux du premier mode de réalisation portent des références identiques augmentées de 200. Le collecteur solaire 201 conforme à ce troisième mode de réalisation diffère du collecteur solaire 1 du premier mode de réalisation en ce que sa paroi inférieure 204 est métallique. Plus précisément, le collecteur solaire 201 comprend une paroi supérieure 202 transparente, formée par une plaque en verre trempé thermiquement, et un bac métallique 215. Le bac métallique 215 comporte un fond 204 qui forme une paroi inférieure du collecteur 201, ainsi qu'une bordure latérale 205 qui s'étend sensiblement perpendiculairement au fond 204. La paroi supérieure 202 est reliée au bord libre de la bordure 205 par l'intermédiaire d'un joint de scellement 210 étanche, en particulier étanche aux gaz. Comme précédemment, le joint de scellement 210 entre la bordure métallique 205 et la paroi supérieure en verre 202 est obtenu de préférence par brasure entre le bord libre de la bordure 205 et une fritte métallique déposée sur la paroi supérieure 202. Les parois 202 et 204 délimitent entre elles et avec la bordure 205 un logement 203 étanche, dans lequel sont reçus les moyens d'absorption 206 et 207 du collecteur 201, comprenant un panneau absorbeur 206 et un conduit 207 de circulation d'un fluide caloporteur qui est en contact thermique avec le panneau absorbeur 206 du côté de la face inférieure 206A de celui-ci. Comme dans les modes de réalisation précédents, le collecteur 201 comprend une pluralité d'espaceurs supérieurs 208 et une pluralité d'espaceurs inférieurs 209, alignés par paires selon la direction Z d'épaisseur du collecteur 201 et adaptés pour maintenir une distance constante entre la paroi supérieure 202 et la paroi inférieure 204 lorsque le collecteur 201 est mis sous vide. Chaque espaceur supérieur 208 est positionné entre la paroi supérieure 202 et une partie 261 du panneau absorbeur 206 qui est en contact thermique avec le conduit 207, alors que chaque espaceur inférieur 209 est positionné entre la paroi inférieure 204 et le conduit 207. Dans ce troisième mode de réalisation, les espaceurs supérieurs 208 sont des motifs en saillie par rapport à la paroi supérieure 202, formés par laminage de la plaque de verre constitutive de la paroi 202, et qui sont avantageusement trempés lors de la trempe thermique de la paroi 202. Les espaceurs inférieurs 209 sont quant à eux des motifs en saillie par rapport à la paroi inférieure 204, formés par embossage de la paroi métallique 204.

Avantageusement, une plaque isolante 214 est ajoutée entre le conduit 207 et les espaceurs inférieurs métalliques 209 pour diminuer les pertes thermiques. Cette plaque est de préférence non poreuse pour faciliter la mise sous vide du collecteur, et peut être par exemple en verre ou en céramique, avec une épaisseur de l'ordre de 1 à 4 millimètres. Lorsqu'une telle plaque isolante est présente dans le collecteur 201 entre le conduit 207 et les espaceurs inférieurs 209, les espaceurs inférieurs 209 sont de préférence alignés avec le conduit 207 selon la direction Z, mais pas obligatoirement. Quel que soit le mode de réalisation, chaque espaceur supérieur 8, 108, 208 ou inférieur 9, 109, 209 a une épaisseur e8, eu:8, e208 ou e9, el09, e209 inférieure à 4 millimètres, de préférence inférieure à 2 millimètres. Plus précisément, lorsque les espaceurs sont des billes de verre ayant subi un traitement de trempe chimique comme dans le deuxième mode de réalisation, ces billes présentent de préférence une épaisseur inférieure à 2 millimètres. Lorsque les espaceurs sont en verre, monoblocs avec une paroi en verre du collecteur et trempés thermiquement lors de la trempe thermique de la paroi, comme c'est le cas des espaceurs laminés 8, 9 et 208 des premier et troisième modes de réalisation, ces espaceurs présentent de préférence une épaisseur inférieure à 1 millimètre. De plus, chaque espaceur 8, 108, 208, 9, 109, 209 a avantageusement une forme arrondie en direction des moyens d'absorption, en particulier une forme de sphérique ou hémisphérique, de manière à minimiser la surface de contact entre l'espaceur et les moyens d'absorption et ainsi à limiter les pertes thermiques à travers l'espaceur. Une minimisation de la densité des espaceurs sur chacune des parois supérieure et inférieure est également recherchée, notamment par une maximisation de la valeur du pas p entre les espaceurs, afin de limiter les pertes thermiques à travers les espaceurs. Plus précisément, la valeur du pas p entre les espaceurs sur chaque paroi est ajustée de manière à réaliser un compromis entre, d'une part, la minimisation des pertes thermiques par les espaceurs et, d'autre part, la répartition des contraintes dans la paroi. En effet, une augmentation du pas p entre les espaceurs entraîne une augmentation de la concentration des contraintes mécaniques générées dans la paroi, et donc du risque de casse de cette paroi lorsqu'elle est en verre. Un bon compromis est obtenu pour une valeur du pas p entre les espaceurs comprise entre 20 et 100 millimètres. Comme il ressort des trois modes de réalisation décrits précédemment, un collecteur solaire conforme à l'invention assure une bonne transmission du rayonnement solaire vers les moyens d'absorption du collecteur grâce, à la fois, à la transparence de la paroi supérieure et à la transparence des espaceurs supérieurs. En particulier, grâce à la transparence des espaceurs supérieurs, toute la surface active du panneau absorbeur est exposée au rayonnement solaire, ce qui permet d'améliorer la récupération d'énergie par le panneau absorbeur. De préférence, la paroi supérieure et/ou les espaceurs supérieurs sont constitués en un verre transparent clair ou extra-clair, à très faible teneur en oxydes de fer, tel que le verre commercialisé par Saint-Gobain Glass dans la gamme « DIAMANT » ou, notamment dans le cas où les espaceurs supérieurs sont des motifs en relief obtenus par laminage de la paroi supérieure du collecteur, dans la gamme « ALBARINO » fabriquée par laminage. Un collecteur solaire conforme à l'invention permet également de limiter les pertes thermiques grâce, d'une part, à la mise sous vide du logement de réception des moyens d'absorption et, d'autre part, à l'agencement spécifique des espaceurs dans le collecteur. Le positionnement des espaceurs au niveau des points froids des moyens d'absorption, à l'aplomb du conduit de circulation du fluide caloporteur, permet en effet de réduire les pertes thermiques à travers les espaceurs, de même que la forme arrondie de chaque espaceur en direction des moyens d'absorption, qui permet une minimisation de la surface de contact entre l'espaceur et les moyens d'absorption. Le renforcement des espaceurs, notamment par trempe thermique ou chimique dans le cas d'espaceurs en verre, permet par ailleurs de diminuer le nombre d'espaceurs nécessaires pour assurer la tenue mécanique du collecteur, ce qui contribue encore à réduire les pertes thermiques à travers les espaceurs.

Du fait de l'amélioration de la récupération d'énergie par le panneau absorbeur et de la réduction des pertes thermiques, un collecteur solaire selon l'invention peut présenter un rendement de conversion énergétique supérieur aux rendements des collecteurs solaires de l'état de la technique. Un collecteur solaire conforme à l'invention peut également présenter une structure très compacte grâce, d'une part, à l'utilisation de parois et d'espaceurs en verre trempé ou en métal qui, même lorsqu'ils ont des épaisseurs relativement faibles, présentent une bonne résistance mécanique et, d'autre part, à la possibilité de maintenir efficacement un vide dans le logement de réception des moyens d'absorption par la mise en place d'un joint de scellement verre-métal tel que décrit précédemment. Selon l'invention, l'épaisseur e,, e1o1, e2o1 du collecteur solaire est inférieure à 30 millimètres, de préférence inférieure à 25 millimètres. Grâce à sa compacité, un collecteur solaire selon l'invention peut être intégré facilement et de manière esthétique sur un toit ou une façade de bâtiment. L'utilisation d'une plaque en verre trempé en tant que paroi supérieure garantit une bonne résistance du collecteur aux intempéries lorsqu'il est monté sur un toit ou une façade de bâtiment. En outre, du fait de sa mise sous vide, un collecteur solaire selon l'invention peut venir renforcer l'isolation thermique au niveau du toit ou de la façade qu'il équipe.

Par ailleurs, un collecteur solaire conforme à l'invention, lorsqu'il comprend des espaceurs formés collectivement sur une paroi du collecteur, supprime la nécessité de mettre en place les espaceurs un par un dans le collecteur. C'est le cas notamment lorsque le collecteur comprend des espaceurs laminés ou embossés tels que décrits précédemment, ou encore des espaceurs formés par dépôt par sérigraphie, en un seul passage de racle, d'une fritte de verre sur la paroi puis cuisson de cette fritte de verre. Grâce à cette fabrication collective des espaceurs, le procédé de fabrication du collecteur solaire est plus simple et plus rapide, ce qui est avantageux pour une fabrication à l'échelle industrielle. Un collecteur solaire selon l'invention fait avantageusement partie d'un ensemble d'habillage 20, 320 destiné à être monté sur une structure, tel qu'un toit ou une façade de bâtiment, où l'ensemble d'habillage 20, 320 comprend d'autres éléments, notamment d'autres collecteurs solaires et/ou des modules photovoltaïques et/ou des tuiles ou ardoises classiques. Les différents éléments de l'ensemble d'habillage 20, 320 sont de préférence disposés les uns par rapport aux autres selon un agencement étagé avec chevauchement, à la manière de tuiles ou d'ardoises, et assemblés entre eux par des moyens de fixation non représentés, par exemple des crochets et des rails à bords en dents de scie tels que décrits dans US-A-2003/0213201. Comme illustré dans le quatrième mode de réalisation visible sur la figure 5, la forme de collecteurs solaires conformes à l'invention peut également être adaptée pour faciliter un agencement étagé des collecteurs sur un toit ou une façade de bâtiment, avec chevauchement à la manière de tuiles ou d'ardoises. Dans ce quatrième mode de réalisation, les éléments analogues à ceux du premier mode de réalisation portent des références identiques augmentées de 300. Chaque collecteur solaire 301 conforme à ce quatrième mode de réalisation a la même structure que l'un quelconque des collecteurs 1, 101, 201 décrits précédemment, sauf que la paroi supérieure 302 du collecteur 301 est prévue avec une hauteur h302, selon une direction de hauteur Y du collecteur 301, supérieure à la hauteur selon la direction Y des parties sous-jacentes du collecteur, et notamment supérieure à la hauteur h304 de la paroi inférieure 304 du collecteur. De plus, en configuration assemblée du collecteur 301, les parois 302 et 304 sont agencées de telle sorte que deux bords libres opposés 321 et 323 de la paroi supérieure 302 dépassent d'une distance d par rapport aux bords libres correspondants 341 et 343 de la paroi inférieure 304. Lorsque la structure de réception du collecteur 301 est inclinée par rapport à l'horizontale, comme c'est le cas de la structure 312 représentée sur la figure 5, le collecteur 301 est destiné à être monté sur la structure avec sa direction de hauteur Y sensiblement alignée sur la direction d'inclinaison de la structure par rapport à l'horizontale. Ainsi, en configuration montée du collecteur 301 sur la structure 312 inclinée, la paroi supérieure 302 du collecteur 301 est apte à recouvrir partiellement la paroi supérieure 302 d'un deuxième collecteur 301 analogue, monté sur la structure 312 en étant juxtaposé au-dessous du premier collecteur 301 selon la direction d'inclinaison de la structure. On obtient ainsi un ensemble d'habillage 320 comprenant plusieurs collecteurs 301 avec l'agencement étagé recherché, à la manière de tuiles, sur la structure. Un tel agencement étagé des collecteurs 301 permet une bonne étanchéité à la pluie de l'ensemble d'habillage 320, même en cas de vent important. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés. En particulier : - les espaceurs supérieurs et inférieurs peuvent ne pas être monoblocs avec les parois du collecteur solaire, mais rapportés sur ces parois par tout moyen approprié, notamment par collage ou soudure ; - les espaceurs supérieurs peuvent être constitués en tout matériau, notamment transparent, autre que le verre et propre à résister à de fortes contraintes mécaniques en compression, par exemple en plastique ; - les espaceurs inférieurs peuvent être constitués en tout matériau, transparent ou non, propre à résister à de fortes contraintes mécaniques en compression, par exemple en verre, en métal, en céramique ; - des espaceurs en verre incorporés dans une paroi en verre du collecteur solaire peuvent être obtenus par d'autres techniques que le laminage, notamment par dépôt d'une fritte de verre sur la paroi, soit par sérigraphie, ce qui permet le dépôt de tous les espaceurs en un seul passage de racle, soit par dispenseur, ce qui permet de déposer des espaceurs relativement épais, la cuisson de la fritte ayant dans tous les cas avantageusement lieu lors de la trempe thermique de la paroi ; comme dans le cas des espaceurs laminés, ces espaceurs en verre monoblocs avec une paroi en verre présentent de préférence une épaisseur inférieure à 1 millimètre ; - dans le cas où les espaceurs supérieurs sont obtenus par laminage de la paroi supérieure en verre du collecteur solaire, la face de la paroi supérieure destinée à être tournée vers l'extérieur du collecteur peut également être laminée de manière à présenter une texturation antidérapante ; cela est particulièrement intéressant lorsque le collecteur solaire est installé sur un toit de bâtiment, afin d'éviter toute chute d'une personne se déplaçant sur le toit ; - la face de la paroi supérieure destinée à être tournée vers l'extérieur du collecteur peut également être laminée de manière à présenter une texturation de type lenticulaire permettant de visualiser une image à la surface du collecteur solaire sans faire obstacle aux rayons solaires directs, tel que décrit dans FR-A-2 896 596 ; - les espaceurs supérieurs et inférieurs peuvent être de toute forme adaptée à leur fonction, de préférence arrondie en direction des moyens d'absorption ; les espaceurs supérieurs et inférieurs peuvent notamment se présenter sous la forme de plots à section circulaire ou polygonale, comme décrit précédemment, ou encore sous la forme de segments allongés dont la direction longitudinale s'étend de préférence transversalement à la direction longitudinale du ou de chaque conduit de circulation de fluide caloporteur ; dans le cas d'un collecteur comprenant une paroi inférieure métallique, cette paroi peut être ondulée de manière à former des segments en saillie en tant qu'espaceurs inférieurs ; - pour améliorer la résistance mécanique du collecteur solaire, la paroi supérieure et/ou inférieure du collecteur lorsqu'elle est en verre peut être assemblée avec une autre feuille de verre via un intercalaire polymère pour former une plaque de verre feuilleté ; - en vue de protéger le joint de scellement entre une paroi en verre et le cadre ou bac métallique du collecteur vis-à-vis de contraintes thermiques susceptibles d'entraîner la dégradation du joint et donc de l'étanchéité du collecteur, notamment au voisinage des connecteurs implantés dans le cadre ou bac métallique, le cadre ou bac métallique peut comprendre, pour sa jonction avec la paroi en verre, une paroi plus mince déportée vers l'extérieur par rapport au joint de scellement, au-delà des bords de la paroi en verre, de manière à créer un espace vide isolant à l'aplomb de la zone de jonction verre-métal ; - le collecteur peut comporter plusieurs conduits de circulation de fluide caloporteur au lieu d'un unique conduit en forme de serpentin ; - le ou chaque conduit de circulation de fluide caloporteur peut, au lieu d'être un conduit indépendant du panneau absorbeur comme montré sur les figures 1 à 3, être formé au moins en partie par le panneau absorbeur, par exemple par solidarisation d'une pièce en U avec la face inférieure du panneau absorbeur; - les moyens d'absorption disposés dans le logement du collecteur solaire peuvent comprendre, en plus de moyens de conversion de l'énergie issue du rayonnement solaire en énergie thermique, tels qu'un panneau absorbeur et un conduit de circulation de fluide caloporteur comme décrits précédemment, des moyens de conversion de l'énergie issue du rayonnement solaire en énergie électrique, telles que des cellules photovoltaïques.20

Claims

REVENDICATIONS1. Collecteur solaire (1 ; 101 ; 201 ; 301) comprenant : - une première (2 ; 102 ; 202 ; 302) et une deuxième (4 ; 104 ; 204 ; 304) parois en regard l'une de l'autre, qui délimitent entre elles un logement (3 ; 103 ; 203), la première paroi (2 ; 102 ; 202 ; 302) étant transparente et destinée à être dirigée du côté d'incidence du rayonnement solaire sur le collecteur, et - des moyens (6, 7 ; 106, 107 ; 206, 207) d'absorption d'énergie issue du rayonnement solaire disposés dans le logement (3 ; 103 ; 203), ces moyens d'absorption comprenant au moins un conduit (7 ; 107 ; 207) de circulation d'un fluide caloporteur, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un espaceur (8 ; 108 ; 208) agencé entre la première paroi (2 ; 102 ; 202 ; 302) et les moyens d'absorption (6, 7 ; 106, 107 ; 206, 207) au niveau du conduit (7 ; 107 ; 207).
2. Collecteur solaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'absorption comprennent un panneau absorbeur (6 ; 106 ; 206) relié thermiquement au conduit (7 ; 107 ; 207), l'espaceur (8 ; 108 ; 208) étant agencé entre la première paroi (2 ; 102 ; 202 ; 302) et une partie (61 ; 20 161 ; 261) du panneau absorbeur (6 ; 106 ; 206) en contact thermique avec le conduit (7 ; 107 ; 207).
3. Collecteur solaire selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'espaceur (8 ; 108 ; 208) a une forme arrondie en direction des moyens d'absorption (6, 7 ; 106, 107 ; 206, 207). 25
4. Collecteur solaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'espaceur (8 ; 108 ; 208) est transparent.
5. Collecteur solaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'espaceur (8 ; 208) est monobloc avec la première paroi (2 ; 202). 30
6. Collecteur solaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première paroi (2 ; 202) est en verre,l'espaceur (8 ; 208) étant un motif en relief par rapport à la première paroi (2 ; 202) obtenu par laminage de la première paroi.
7. Collecteur solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'espaceur (108) est un espaceur en verre trempé chimiquement.
8. Collecteur solaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'espaceur (8 ; 108 ; 208) a une épaisseur (e8 ; ego$ ; e208) inférieure à 4 millimètres, de préférence inférieure à 2 millimètres.
9. Collecteur solaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une paire d'espaceurs agencés de part et d'autre du conduit (7 ; 107 ; 207), comprenant le premier espaceur (8 ; 108 ; 208) entre la première paroi (2 ; 102 ; 202 ; 302) et les moyens d'absorption et un deuxième espaceur (9 ; 109 ; 209) entre la deuxième paroi (4 ; 104 ; 204 ; 304) et les moyens d'absorption.
10. Collecteur solaire selon la revendication 9, caractérisé en ce que la deuxième paroi (204) est en métal, le deuxième espaceur (209) étant un motif en relief par rapport à la deuxième paroi (204) obtenu par embossage de la deuxième paroi.
11. Collecteur solaire selon la revendication 9, caractérisé en ce que la deuxième paroi (4 ; 104) est identique à la première paroi (2 ; 102) et symétrique de celle-ci par rapport à un plan médian (P) du collecteur.
12. Collecteur solaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le logement (3 ; 103 ; 203) est étanche et adapté pour être mis sous vide.
13. Collecteur solaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un cadre espaceur (5 ; 105) entre les première (2 ; 102) et deuxième (4 ; 104) parois.
14. Collecteur solaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il a une épaisseur (e, ; elo1 ; e201) inférieure à 30 millimètres, de préférence inférieure à 25 millimètres.
15. Ensemble d'habillage (20 ; 320) pour une structure (12 ; 312), notamment un toit ou une façade de bâtiment, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un collecteur solaire (1 ; 101 ; 201 ; 301) selon l'une quelconque des revendications 1 à 14.5