FR2973576A1 - Photovoltaic panel for roof of house to produce electricity, has air flow modifying elements arranged inside air conduit to modify air flow in conduit, and wall made of low thermal conductive material and delimiting lower side of conduit - Google Patents

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Abstract

The panel has photovoltaic cells distributed on an upper surface of a support (3) that is attached to a frame. The frame is arranged under the support. A wall (6) made of low thermal conductive material delimits a lower side of an air conduit (7). Air flow modifying elements (8) are arranged inside the air conduit to modify air flow in the air conduit. Inclined surfaces of the modifying elements intersect air flow direction, and deflect the air flow such that the air strikes a lower side (3A) of the support.

Description

PANNEAU PHOTOVOLTAIQUE AVEC RECUPERATION. L'invention se rapporte à un panneau solaire photovoltaïque. Elle se rapporte également à l'installation équipée de panneaux photovoltaïques Les panneaux solaires pour la production d'électricité sont constitués par des cellules réceptrices réparties sur un support généralement plan lui-même porté par un cadre métallique qui permet de le fixer sur une structure telle une charpente d'un toit. Ces panneaux sont orientés pour recevoir au mieux les rayons du soleil afin de les transformer en courant électrique. Lorsqu'ils sont intégrés 10 dans une toiture, l'orientation est fixée par la disposition de la toiture. Ces cellules sont protégées par une feuille de verre qui peut être traitée pour diminuer son pouvoir réfléchissant afin d'améliorer le rendement du panneau. On estime que l'énergie solaire que reçoit un mètre carré de panneau 15 est de l'ordre de 1200 kWh/m2 par an. On estime que le coefficient de transformation en électricité de ces panneaux est voisin de 0,15 à 0,18. Le reste de l'énergie est de l'énergie thermique qui va chauffer le panneau solaire. Un tel rendement électrique reste faible mais hormis l'investissement 20 matériel, le système devrait fonctionner sans frais supplémentaire. Cependant le rendement de ces cellules diminue malheureusement lorsque la température des dites cellules augmente et dépasse un seuil de l'ordre de 25°C. PHOTOVOLTAIC PANEL WITH RECOVERY. The invention relates to a photovoltaic solar panel. It also relates to the installation equipped with photovoltaic panels The solar panels for the production of electricity consist of receiving cells distributed on a generally flat support itself carried by a metal frame which allows to fix it on a structure such as a frame of a roof. These panels are oriented to best receive the sun's rays to transform them into electric current. When integrated in a roof, the orientation is fixed by the arrangement of the roof. These cells are protected by a sheet of glass that can be treated to reduce its reflectivity to improve the performance of the panel. It is estimated that the solar energy received by a square meter of panel 15 is of the order of 1200 kWh / m2 per year. It is estimated that the conversion coefficient in electricity of these panels is close to 0.15 to 0.18. The rest of the energy is thermal energy that will heat the solar panel. Such electrical efficiency remains low but apart from the hardware investment, the system should operate at no additional cost. However the efficiency of these cells decreases unfortunately when the temperature of said cells increases and exceeds a threshold of the order of 25 ° C.

On comprend bien que cette température est rapidement atteinte en été. Il est courant d'atteindre des températures de l'ordre de 50° C car la matière constituant le support emmagasine l'énergie thermique. Lorsque les panneaux sont posés en toiture, il se produit sous cette toiture une forte élévation de température. Le panneau devient un radiateur qui chauffe le volume sous toiture. L'hiver on peut récupérer cette chaleur pour chauffer la maison mais l'été, il ne faut pas chauffer. L'été il est quasi impératif d'évacuer des calories dans cet espace sous 10 toiture. Une ventilation naturelle est souvent insuffisante et on ventile au moyen d'une ventilation forcée faisant appel à un moteur électrique car les volumes sous toitures sont importants. On comprend bien que cette consommation d'énergie par une ventilation électrique pénalise le rendement globale de l'installation et il y a lieu de 15 minimiser cette consommation d'énergie. Une première solution consiste à réduire le volume à ventiler en constituant un plafond à fixer sur la charpente. Le volume d'air se trouve réduit mais on constate un manque d'efficacité. L'invention se propose d'apporter une solution. 20 A cet effet, l'invention se rapporte à un panneau photovoltaïque comprenant des cellules photovoltaïques réparties sur la surface supérieure d'un support fixé sur un cadre ce panneau étant caractérisé en ce que le cadre porte sous le support , une paroi en matériau à faible conductivité thermique qui délimite avec la face inférieure du support 25 une conduite d'air et à l'intérieur de laquelle conduite sont disposés des moyens pour modifier l'écoulement de l'air pour qu'il percute la face inférieure du support . L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci après faite à titre d'exemple non limitatif en regard du dessin qui représente : FIG 1 : Une installation de panneaux photovoltaïques FIG 2 : Un panneau vue en coupe dans l'axe de circulation d'air FIG 3 : Une coupe transversale d'un panneau FIG 4 Coupe longitudinal au niveau de l'emboitement des panneaux FIG 5 Vue de dessus de la cloison isolante du panneau En se reportant au dessin, on voit une installation de production d'énergie électrique constituée par des panneaux 1 photovoltaïques disposés sur une toiture. Un panneau photovoltaïque comprend des cellules photovoltaïques réparties sur la surface 2 supérieure d'un support 3 généralement plan. We understand that this temperature is quickly reached in summer. It is common to reach temperatures of the order of 50 ° C because the material constituting the medium stores thermal energy. When the panels are laid on the roof, there is a large rise in temperature under this roof. The panel becomes a radiator that heats the volume under the roof. In winter you can get this heat to heat the house but in summer, do not heat. In summer it is almost imperative to evacuate calories in this space under 10 roof. Natural ventilation is often insufficient and ventilation by means of a forced ventilation using an electric motor because the volumes under roofs are important. It is well understood that this energy consumption by an electric ventilation penalizes the overall efficiency of the installation and it is necessary to minimize this energy consumption. A first solution consists in reducing the volume to be ventilated by constituting a ceiling to be fixed on the frame. The volume of air is reduced but there is a lack of efficiency. The invention proposes to provide a solution. To this end, the invention relates to a photovoltaic panel comprising photovoltaic cells distributed on the upper surface of a support fixed to a frame, this panel being characterized in that the frame carries under the support, a wall made of low thermal conductivity which defines with the lower face of the support 25 an air duct and within which duct are arranged means for modifying the flow of air so that it hits the underside of the support. The invention will be better understood from the following description given by way of non-limiting example with reference to the drawing which represents: FIG 1: A photovoltaic panel installation FIG 2: A panel seen in section along the axis FIG 3: A cross-section of a panel FIG 4 Longitudinal section at the interlocking of the panels FIG 5 Top view of the insulating partition of the panel Referring to the drawing, a production installation is shown of electrical energy constituted by photovoltaic panels 1 arranged on a roof. A photovoltaic panel comprises photovoltaic cells distributed over the upper surface 2 of a generally plane support 3.

Ce support est porté par un cadre 4 formé de profilés assemblés. Les cellules photo électriques sont protégées par une feuille 5 transparente en verre. Les panneaux comportent des moyens de recouvrement des bords afin de pouvoir se substituer à la couverture traditionnelle d'un toit et obtenir 20 une bonne étanchéité. Les panneaux montés sont inclinés par rapport à l'horizontal afin que les rayons du soleil soient sensiblement perpendiculaires à la face 2 réceptrice du panneau. This support is carried by a frame 4 formed of assembled sections. The photoelectric cells are protected by a transparent glass sheet. The panels have edge cover means so that they can substitute for the traditional roof covering and achieve a good seal. The mounted panels are inclined relative to the horizontal so that the sun's rays are substantially perpendicular to the receiving face 2 of the panel.

Avantageusement, le cadre porte sous le support 3, une paroi 6 en matériau à faible conductivité thermique qui délimite avec la face inférieure du support une conduite 7 d'air et à l'intérieur de laquelle conduite sont disposés des moyens 8 pour modifier l'écoulement de l'air pour qu'il percute la face inférieure 3A du support 3. Le flux d'air initialement laminaire est dévié pour en frappant la face inférieure du support se charger en calories. Il est transformé en flux turbulent. so En premier lieu l'intégration d'une paroi isolante solidarisée au cadre du panneau, permet dès la pose de délimiter un volume réduit que l'on va utiliser pour véhiculer des calories.Le flux d'air de refroidissement va donc circuler essentiellement sous le support. On évite la pose d'un plafond isolant. 15 La paroi isolante permet de réduire les phénomènes de conduction thermique et donc l'influence du volume sous toiture. Le cadre présente des lumières 9 pour la circulation d'air dans le sens montant du panneau. En effet, en prévoyant une paroi 6 sous le support 3 et à une distance de 20 l'ordre de 10 cm, on va créer un couloir dans lequel circulera de l'air que l'on prélève à l'extérieur de la maison. L'air entrant sera donc plus froid que celui situé dans l'espace sous panneau. En effet la paroi isolante délimite non seulement le volume du couloir mais limite la conduction thermique. Advantageously, the frame carries under the support 3, a wall 6 of low thermal conductivity material which delimits with the lower face of the support an air duct 7 and inside which conduct are arranged means 8 to modify the flowing the air so that it hits the underside 3A of the support 3. The initially laminar airflow is deflected for striking the underside of the carrier to load in calories. It is transformed into turbulent flow. First of all, the integration of an insulating wall solid with the frame of the panel, allows from the pose to delimit a reduced volume that will be used to convey calories. The flow of cooling air will therefore circulate essentially under the support. It avoids the installation of an insulating ceiling. The insulating wall makes it possible to reduce the phenomena of thermal conduction and therefore the influence of the volume under the roof. The frame has lights 9 for air circulation in the upward direction of the panel. Indeed, by providing a wall 6 under the support 3 and at a distance of about 10 cm, we will create a corridor in which will circulate air that is taken outside the house. The incoming air will therefore be colder than that located in the sub-panel space. Indeed the insulating wall not only delimits the volume of the corridor but limits the thermal conduction.

Du fait de l'inclinaison du panneau et des différences de température, une circulation va s'établir même sans ventilateur ou extracteur. Dans ce couloir lorsque l'air circule, il est de type laminaire parallèle à la face inférieure 3A du support. Due to the inclination of the panel and temperature differences, a circulation will be established even without fan or extractor. In this corridor when the air circulates, it is of laminar type parallel to the lower face 3A of the support.

Au voisinage de la face inférieure du support , sans les moyens de l'invention, il se formerait une couche limite avec une vitesse quasi nulle qui agit comme une couche isolante. L'air circulant dans la conduite ne va donc pas être efficace. Même si on augmente la vitesse de circulation, l'effet couche limite est présent. In the vicinity of the underside of the support, without the means of the invention, there would be formed a boundary layer with a near zero speed which acts as an insulating layer. The air circulating in the pipe will not be effective. Even if we increase the speed of circulation, the boundary layer effect is present.

En plaçant dans ce couloir ou conduite des moyens 8 en vue de « casser le flux laminaire » en le déviant ou en le transformant en flux turbulent, on ne crée plus de couche isolante et l'air circulant va prélever plus de calories. Ces moyens 8 en vue de modifier le flux d'air sont des obstacles, par exemple, des plans ou surfaces inclinés qui barrent partiellement le passage de l'air. Le flux d'air change de direction. Une turbulence se forme au niveau du bord de fuite du plan incliné. L'inclinaison est de l'ordre de 70° plus ou moins 5°. Le flux d'air va être dévié et venir percuter la face inférieure 3A du 20 support où il va être dévié vers le bas. Dans la forme de réalisation de la figure 2, l'obstacle vu en coupe se présente sous la forme d'un Vé inversé. On notera que l'inclinaison de la face 8A qui reçoit le flux d'air est plus proche de la verticale que l'autre face. Le profil est dissymétrique. By placing means 8 in this corridor or pipe in order to "break the laminar flow" by deviating or transforming it into a turbulent flow, no more insulating layer is created and the circulating air will take more calories. These means 8 for modifying the air flow are obstacles, for example inclined planes or surfaces which partially block the passage of air. The airflow changes direction. Turbulence is formed at the trailing edge of the inclined plane. The inclination is of the order of 70 ° plus or minus 5 °. The air flow will be deflected and hit the underside 3A of the support where it will be deflected down. In the embodiment of FIG. 2, the obstacle seen in section is in the form of an inverted Vee. It will be noted that the inclination of the face 8A which receives the flow of air is closer to the vertical than the other face. The profile is asymmetrical.

La face dite de percussion 8A inclinée est présentée par une lame ou une des faces d'un profilé. Ces plans inclinés sont disposés au long de l'axe J d'écoulement de l'air et sont , de préférence, distant les uns des autres d'une valeur ne permettant pas la reconstruction du flux laminaire entre deux obstacles. Un intervalle régulier ou variable est prévu enter chaque lame. Les obstacles ont une largeur réduite par rapport à la largeur du panneau. Egalement afin d'augmenter le temps de parcours, les obstacles peuvent 10 être disposés en quinconce. Ils pourraient alignés mais présenter une espace libre entre deux obstacles juxtaposés. Il est préférable d'assister la circulation d'air par une ventilation motorisée car ces obstacles créent une perte de charge. 15 La hauteur entre la base de la surface inclinée de percussion et son sommet est au plus de 50% de la hauteur de la conduite. Les deux cotés du cadre qui sont sécants au sens de circulation de l'air comportent des moyens d'emboitement par déplacement d'un panneau dans un mouvement parallèle au sens de circulation de l'air et ces bords 20 présentent des ouvertures d'entrée et de sortie de la conduite. Les moyens 10 d'emboitement arrière comprennent deux ailes 11,12 formant un U couché et au dessus du U couché est disposé une troisième aile 13 de recouvrement du panneau suivant. The so-called inclined percussion face 8A is presented by a blade or one of the faces of a profile. These inclined planes are arranged along the air flow axis J and are preferably spaced from each other by a value that does not allow reconstruction of the laminar flow between two obstacles. A regular or variable interval is provided between each blade. The obstacles have a reduced width compared to the width of the panel. Also in order to increase the travel time, the obstacles can be staggered. They could line up but present a clear space between two juxtaposed obstacles. It is better to assist the circulation of air by a motorized ventilation because these obstacles create a loss of load. The height between the base of the inclined percussion surface and its top is at most 50% of the height of the pipe. The two sides of the frame which are intersecting in the direction of air flow comprise engagement means by moving a panel in a movement parallel to the direction of air flow and these edges 20 have inlet openings and out of the pipe. The rear interlocking means 10 comprise two wings 11, 12 forming a recumbent U and above the recumbent U is disposed a third flange 13 for covering the next panel.

Entre cette aile de recouvrement et l'aile en dessous on dispose d'une gorge destinée à recevoir une partie 15 mâle du panneau suivant , cette partie mâle étant équipée de joint d'étanchéité 16,17. La seconde aile du U couché est destinée à s'emboiter dans une gorge 5 d'un profilé 18 fixé sur la charpente servant d'appui pour le panneau et d'arrêt en translation. Les deux autres cotés du cadre présente des pattesl9 venant s'appuyer sur le fond d'un profilé 20 formant gouttière. Ces dispositions permettent de refroidir plus efficacement les panneaux 10 solaires et donc d'augmenter le rendement. Cet air peut être véhiculé vers un échangeur.On peut ainsi en intégrant une paroi isolante sous le panneau solaire et en plaçant des moyens pour perturber l'écoulement de l'air afin qu'il se charge en calorie en frottant la face inférieure du support obtenir non seulement un 15 abaissement de la température du panneau mais une récupération de chaleur. En effet la nuit, le panneau solaire va restituer de la chaleur. On va donc par des moyens statiques (plaques déviant l'écoulement) obtenir un flux d'air qui se chargera de calories). 20 Between this wing cover and the wing below there is a groove for receiving a male part of the next panel, this male part being equipped with seal 16,17. The second wing of the recumbent U is intended to fit into a groove 5 of a profile 18 fixed to the frame serving as support for the panel and stopping in translation. The other two sides of the frame has tabs 19 leaning against the bottom of a section 20 forming gutter. These arrangements make it possible to cool the solar panels more efficiently and thus to increase the yield. This air can be conveyed to an exchanger.On can thus by integrating an insulating wall under the solar panel and by placing means for disrupting the flow of air so that it is charged in calorie by rubbing the underside of the support achieve not only a lowering of the panel temperature but a heat recovery. Indeed at night, the solar panel will restore heat. So we go by static means (plates deflecting the flow) get a flow of air that will load calories). 20

Claims (9)

REVENDICATIONS1. Panneau photovoltaïque comprenant des cellules photovoltaïques réparties sur la surface 2 supérieure d'un support 3 fixé sur un cadre ce panneau étant caractérisé en ce que le cadre4 porte sous le support, une paroi 6 en matériau à faible conductivité thermique qui délimite avec la face inférieure du support une conduite 7 d'air et à l'intérieur de laquelle conduite sont disposés des moyens 8 pour modifier l'écoulement de l'air. REVENDICATIONS1. Photovoltaic panel comprising photovoltaic cells distributed over the upper surface 2 of a support 3 fixed to a frame, this panel being characterized in that the frame 4 carries, under the support, a wall 6 of low thermal conductivity material which delimits with the lower face of the support a line 7 of air and inside which pipe are arranged means 8 to change the flow of air. 2. Panneau photovoltaïque selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens pour modifier l'écoulement de l'air sont des surfaces 8A inclinées et sécantes au sens de circulation de l'air et déviant l'air pour que l'air percute la face 3Ainférieure du support . 2. Photovoltaic panel according to claim 1 characterized in that the means for modifying the flow of air are inclined and intersecting surfaces 8A in the direction of air flow and deflecting the air so that the air collides with the air. 3A lower face of the support. 3. Panneau photovoltaïque selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison de la surface inclinée 3A est de l'ordre de 70°. 3. Photovoltaic panel according to claim 2 characterized in that the angle of inclination of the inclined surface 3A is of the order of 70 °. 4. Panneau photovoltaïque selon la revendication 2 ou 3 caractérisé en ce que les surfaces inclinées sont présentées par des lames. 4. Photovoltaic panel according to claim 2 or 3 characterized in that the inclined surfaces are presented by blades. 5. Panneau photovoltaïque selon la revendication 2 ou 3 caractérisé en ce que les surfaces inclinées sont présentées par une des faces d'un profilé. 5. Photovoltaic panel according to claim 2 or 3 characterized in that the inclined surfaces are presented by one of the faces of a profile. 6. Panneau photovoltaïque selon l'une quelconque des revendications 2 à 5 caractérisé en ce que la hauteur entre labase de la surface inclinée et son sommet est au plus de 50% de la hauteur de la conduite. 6. Photovoltaic panel according to any one of claims 2 to 5 characterized in that the height between the base of the inclined surface and its top is at most 50% of the height of the pipe. 7. Panneau photovoltaïque selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens 8 pour modifier l'écoulement de l'air sont disposés au long de l'axe d'écoulement de l'air selon un intervalle régulier ou variable. 7. Photovoltaic panel according to any one of the preceding claims characterized in that the means 8 for modifying the flow of air are arranged along the axis of flow of air at a regular or variable interval. 8. Panneau photovoltaïque selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens pour modifier l'écoulement de l'air sont disposés en quinconce. Zo 8. Photovoltaic panel according to any one of the preceding claims characterized in that the means for modifying the flow of air are arranged in staggered rows. zo 9. Installation de panneaux photovoltaïques comprenant des panneaux photovoltaïques avec des moyens d'emboitements présentés par un cadre entourant un support pour les cellules photovoltaïques cette installation étant caractérisé en ce qu'une paroi isolante est portée par le cadre et forme avec la face 15 inferieure du support une conduite d'air la dite conduite d'air logeant des moyens pour dévier le flux d'air pour qu'il percute la face inférieure dudit support. 9. Installation of photovoltaic panels comprising photovoltaic panels with means of interlocking presented by a frame surrounding a support for the photovoltaic cells, this installation being characterized in that an insulating wall is carried by the frame and forms with the lower face. of the support an air duct said air duct housing means for deflecting the air flow so that it collides with the underside of said support.
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