COLLECTEUR SOLAIRE COMPORTANT UN PIEGE A GAZ A PROXIMITE DE SA PAROI PRINCIPALE OPPOSEE A CELLE RECEVANT LE RAYONNEMENT SOLAIRE L'invention concerne un collecteur solaire. Les collecteurs solaires absorbent la chaleur provenant du rayonnement solaire grâce à un absorbeur. Un fluide caloporteur circule dans des tuyaux collecteurs de chaleur fixés à l'absorbeur. Les tuyaux permettent de transporter la chaleur vers l'utilisateur et de maintenir l'absorbeur à une température raisonnable. Un tel collecteur permet par exemple de chauffer de l'eau pour des applications domestiques, de fournir de l'énergie thermique à un groupe frigorifique afin de fabriquer de l'air conditionné, de dessaler de l'eau de mer ou de purifier une eau en vue de fournir une eau potable, ou encore de sécher des matériaux dans une installation industrielle. L'invention vise particulièrement un collecteur solaire sous vide, dans lequel l'absorbeur et les tuyaux sont placés dans une enceinte à pression inférieure à la pression atmosphérique aussi faible que 10-3, 10-4 voire 10-5 mbar. Cette caractéristique procure une très bonne isolation thermique. Cependant, la différence de pressions entre la pression atmosphérique et celle de l'enceinte nécessite bien entendu une construction de l'ensemble étanche à l'air, et une résistance mécanique élevée des parois du collecteur solaire. Ainsi, lorsqu'il s'agit d'une feuille de verre, elle est avantageusement trempée de manière à résister à des différences de pressions de 100 à 120 MPa. Le niveau de vide atteint dans l'enceinte permet de réduire les pertes thermiques du collecteur solaire et ainsi de fonctionner à des températures de fluide plus élevées tout en garantissant un bon rendement. La demande de brevet W02009/149751 décrit l'utilisation d'un piège à gaz comme pompe pour améliorer le vide dans l'enceinte. Un piège à gaz, ou «getter» en anglais est une pièce de forme choisie, telle que de pastille ou similaire, notamment constituée de métaux oxydables (on utilise fréquemment les métaux alcalins ou alcalino-terreux), notamment frittés. Le piège à gaz permet de diminuer la pression d'une enceinte par absorption de gaz résiduels et oxydation des métaux le constituant. L'activation du piège à gaz, ayant pour effet notamment cette oxydation de ses métaux, se produit à température relativement basse, telle que 200 à 300 °C, à relativement élevée telle que 300 à 700 °C. Elle peut se faire par induction, c'est-à-dire application d'un champ magnétique extérieur à l'enceinte, le piège à gaz étant entouré d'une bobine qui chauffe par induction. The invention relates to a solar collector. The invention relates to a solar collector comprising a gas trap located near its main wall, which is opposed to that receiving solar radiation. Solar collectors absorb heat from solar radiation through an absorber. A heat transfer fluid circulates in heat collection pipes fixed to the absorber. The pipes can transport heat to the user and keep the absorber at a reasonable temperature. Such a collector makes it possible, for example, to heat water for domestic applications, to supply heat energy to a refrigeration unit in order to manufacture conditioned air, to desalt seawater or to purify a water. to provide drinking water, or to dry materials in an industrial facility. The invention is particularly directed to a vacuum solar collector, in which the absorber and the pipes are placed in a pressure vessel less than atmospheric pressure as low as 10-3, 10-4 or even 10-5 mbar. This characteristic provides a very good thermal insulation. However, the pressure difference between the atmospheric pressure and that of the enclosure obviously requires a construction of the airtight assembly, and a high mechanical strength of the walls of the solar collector. Thus, when it is a glass sheet, it is advantageously soaked so as to withstand pressure differences of 100 to 120 MPa. The vacuum level achieved in the enclosure reduces the thermal losses of the solar collector and thus operate at higher fluid temperatures while ensuring a good performance. The patent application WO2009 / 149751 describes the use of a gas trap as a pump for improving the vacuum in the enclosure. A gas trap, or "getter" in English is a piece of selected form, such as pellet or the like, in particular consisting of oxidizable metals (frequently used alkali or alkaline earth metals), including sintered. The gas trap makes it possible to reduce the pressure of an enclosure by absorption of residual gases and oxidation of the metals constituting it. Activation of the gas trap, having the effect of such oxidation of its metals, occurs at a relatively low temperature, such as 200 to 300 ° C, at relatively high such as 300 to 700 ° C. It can be done by induction, that is to say application of a magnetic field outside the enclosure, the gas trap being surrounded by a coil which heats by induction.
Dans la demande de brevet WO2009/149751, le piège à gaz est fixé proche de l'absorbeur constituant la source chaude, afin de réactiver le piège à gaz pendant la durée de vie du produit. Cependant, les pièges à gaz sont positionnés à un endroit du collecteur et ne sont pas répartis de façon homogène dans l'enceinte. De plus, l'appui des tuyaux sur les espaceurs métalliques est un contact direct métal/métal et donc des pertes par conduction peuvent avoir lieu à ces points de contact. Les inventeurs ont cherché à concevoir un collecteur solaire sous vide comportant un ou plusieurs pièges à gaz régulièrement réparti(s) sur toute l'étendue du collecteur solaire, et dont les pertes par conduction soient réduites. Cet objectif a été atteint par l'invention qui, en conséquence, a pour objet un collecteur solaire sous vide comprenant une enceinte à pression inférieure à la pression atmosphérique, d'épaisseur intérieure au moins égale à 10 mm, délimitée par au moins une feuille de verre trempé constituant une première paroi principale et par une seconde paroi principale reliée à la première de manière étanche par l'intermédiaire d'un cadre, ladite enceinte contenant, à distance croissante de ladite feuille de verre trempé, un absorbeur du rayonnement solaire en forme de feuille, en contact avec des tuyaux de circulation d'un fluide caloporteur, caractérisé en ce qu'au moins un piège à gaz est interposé entre au moins un tuyau et la seconde paroi principale. La pression dans l'enceinte est de valeur indiquée précédemment au plus égale à 10-3, de préférence 10.4 voire 10.5 mbar. La feuille de verre est trempée de manière à résister à des différences de pression d'au moins 80 MPa, de préférence 100 MPa et de manière particulièrement préférée 120 MPa. Le terme de cadre désigne ici un ou plusieurs éléments reliant la feuille de verre trempé et la seconde paroi principale du collecteur solaire, les maintenant et les fixant à distance l'une de l'autre de manière étanche aux gaz (air, gaz rares,...), aux liquides (eau...). Selon l'invention, au moins un piège à gaz est interposé entre au moins un tuyau et la seconde paroi principale, c'est-à-dire dans la zone du collecteur opposée à celle recevant en premier le rayonnement solaire. Dans cette proximité de la seconde paroi principale du collecteur, il est aisé de positionner un piège à gaz à l'aplomb du centre géométrique de cette seconde paroi principale, ou plusieurs répartis de manière homogène sur toute l'étendue de celle-ci. In the patent application WO2009 / 149751, the gas trap is fixed close to the absorber constituting the hot source, in order to reactivate the gas trap during the life of the product. However, the gas traps are positioned at a location in the collector and are not homogeneously distributed in the enclosure. In addition, the support of the pipes on the metal spacers is a direct contact metal / metal and therefore conductive losses can occur at these points of contact. The inventors have sought to design a vacuum solar collector comprising one or more gas traps regularly distributed over the entire extent of the solar collector, and whose conductive losses are reduced. This object has been achieved by the invention which, accordingly, relates to a vacuum solar collector comprising a pressure vessel less than atmospheric pressure, of internal thickness at least equal to 10 mm, delimited by at least one sheet of tempered glass constituting a first main wall and a second main wall connected to the first sealingly via a frame, said enclosure containing, at increasing distance from said tempered glass sheet, a solar radiation absorber form of sheet, in contact with pipes for circulating a heat transfer fluid, characterized in that at least one gas trap is interposed between at least one pipe and the second main wall. The pressure in the chamber is of value previously indicated at most equal to 10-3, preferably 10.4 or even 10.5 mbar. The glass sheet is quenched so as to withstand pressure differences of at least 80 MPa, preferably 100 MPa and particularly preferably 120 MPa. The term frame here designates one or more elements connecting the tempered glass sheet and the second main wall of the solar collector, maintaining them and fixing them at a distance from one another in a gas-tight manner (air, rare gases, ...), with liquids (water ...). According to the invention, at least one gas trap is interposed between at least one pipe and the second main wall, that is to say in the area of the collector opposite to that receiving the first solar radiation. In this vicinity of the second main wall of the collector, it is easy to position a gas trap directly above the geometrical center of this second main wall, or several homogeneously distributed over the entire extent thereof.
De plus, le contact métal/métal des tuyaux et des espaceurs métalliques est ainsi aisément remplacé dans une plus ou moins grande mesure, au choix, par le contact métal/métal fritté ou équivalent des tuyaux et des pièges à gaz, qui est de nature à diminuer considérablement les pertes par conduction thermique. On peut utiliser un ou plusieurs pièges à gaz activable(s) à des températures de 250-300 °C atteintes par les tuyaux dans les phases chaudes dites de stagnation, ou à des températures plus basses, ou encore activable(s) par induction à des températures jusqu'à 700 °C, voire plus. On peut utiliser dans un collecteur solaire plusieurs pièges à gaz activables à différentes températures. Selon des caractéristiques préférées du collecteur solaire de l'invention : - l'absorbeur est maintenu à distance non nulle de la feuille de verre trempé par l'intermédiaire d'au moins un premier espaceur ; au moins un second espaceur est interposé entre les tuyaux et la seconde paroi principale ; - au moins un premier espaceur et au moins un second espaceur forment un ensemble intègre dont au moins une partie traverse au moins une perforation ménagée dans l'absorbeur ; ces premier(s) et second(s) espaceurs peuvent être venus de matière ; - au moins un second espaceur est interposé entre au moins un piège à gaz et la seconde paroi principale ; le piège à gaz est alors lui-même intercalé entre un tuyau et un second espaceur et, lorsque ce dernier est également métallique, le piège à gaz a notamment une fonction de rupteur du pont thermique et diminue les transferts thermiques par conduction par rapport à ceux qui se produisent en cas de contact direct entre tuyau et second espaceur; - au moins un piège à gaz est en contact avec la seconde paroi principale ; il peut alors assumer lui-même en partie la fonction de second espaceur, éventuellement à plusieurs pièges à gaz et/ou en coopération avec un second espaceur métallique tel qu'évoqué précédemment ; - au moins un piège à gaz est (sont) régulièrement réparti(s) sur (toute l'étendue de) la seconde paroi principale ; lorsqu'il n'y en a qu'un, il est ainsi avantageusement positionné au centre géométrique de la seconde paroi principale ; cependant, avantageusement, il en existe plusieurs pour faciliter un pompage optimal de gaz résiduel sur toute l'étendue de l'enceinte ; - la position d'au moins un piège à gaz est occupée par un isolant thermique ; il peut s'agir de céramique, de verre..., aptes à diminuer les pertes par conduction thermique entre tuyau et second espaceur, le cas échéant. La seconde paroi principale de l'enceinte est avantageusement constituée d'une autre feuille de verre trempé, ou d'un caisson tel que métallique ou similaire, dont les bords en excroissance par rapport à la seconde paroi principale de l'enceinte forment au moins une partie de cadre (reliant celle-ci à la première paroi principale de l'enceinte). Dans cette dernière réalisation, ce caisson est mis en forme par emboutissage ou autre de manière à présenter (intégrer, incorporer) au moins un second espaceur et/ou au moins un logement pour un piège à gaz. Le second espaceur intégré peut être alors en excroissance, et le logement intégré concave. L'invention est maintenant expliquée en référence à la Figure 1 en annexe, qui représente schématiquement un collecteur solaire sous vide conforme à l'invention. Le collecteur sous vide 1 de la Figure 1 délimite une enceinte 2 à pression de l'ordre de 10.3 - 10.5 mbar. Les deux parois principales de l'enceinte 2 sont constituées de deux feuilles de verre trempé 3, 4 de 4 mm d'épaisseur. In addition, the metal / metal contact of the pipes and metal spacers is thus easily replaced to a greater or lesser extent, optionally, by the metal / sintered metal or equivalent contact of the pipes and gas traps, which is of a nature to reduce losses by thermal conduction considerably. One or more activatable gas traps (s) can be used at temperatures of 250-300 ° C reached by the pipes in the so-called stagnation phases, or at lower temperatures, or else activatable by induction at temperatures up to 700 ° C or more. A number of gas traps that can be activated at different temperatures can be used in a solar collector. According to preferred features of the solar collector of the invention: the absorber is kept at a non-zero distance from the quenched glass sheet by means of at least a first spacer; at least one second spacer is interposed between the pipes and the second main wall; at least one first spacer and at least one second spacer form an integral assembly of which at least one part passes through at least one perforation formed in the absorber; these first (s) and second (s) spacer (s) may have come from matter; at least one second spacer is interposed between at least one gas trap and the second main wall; the gas trap is then interposed between a pipe and a second spacer and, when the latter is also metallic, the gas trap has in particular a thermal break function and decreases the heat transfer by conduction compared to those which occur in the case of direct contact between pipe and second spacer; at least one gas trap is in contact with the second main wall; it can then assume itself in part the function of second spacer, possibly with several gas traps and / or in cooperation with a second metal spacer as mentioned above; - At least one gas trap is (are) regularly distributed over (the entire extent of) the second main wall; when there is only one, it is thus advantageously positioned at the geometric center of the second main wall; however, advantageously, there are several to facilitate optimal pumping of residual gas throughout the enclosure; the position of at least one gas trap is occupied by a thermal insulator; it may be ceramic, glass ..., able to reduce losses by thermal conduction between pipe and second spacer, if necessary. The second main wall of the enclosure is advantageously constituted by another sheet of tempered glass, or a box such as metal or the like, whose protruding edges with respect to the second main wall of the enclosure form at least a frame part (connecting it to the first main wall of the enclosure). In this latter embodiment, this box is shaped by stamping or other so as to have (integrate, incorporate) at least a second spacer and / or at least one housing for a gas trap. The second integrated spacer can then be outgrowth, and the concave integrated housing. The invention is now explained with reference to Figure 1 in the appendix, which schematically shows a vacuum solar collector according to the invention. The vacuum manifold 1 of Figure 1 delimits a pressure chamber 2 of the order of 10.3 - 10.5 mbar. The two main walls of the chamber 2 consist of two sheets of tempered glass 3, 4 of 4 mm thick.
L'enceinte 2 contient des tuyaux 7 de cuivre ou d'aluminium de circulation d'un fluide caloporteur tel que l'eau, sur lesquels est fixé un feuillard 6 de 0,2 mm de cuivre ou de 0,4 mm d'aluminium muni d'un revêtement dit « sélectif », tel que d'oxynitrure de titane et de chrome. Ainsi constitué, le feuillard 6 absorbe environ 95 % du rayonnement solaire, et présente une émissivité de 5 % au plus calculée pour le rayonnement d'un corps noir à 100 °c. Le feuillard 6 est un absorbeur du rayonnement solaire. L'eau qui circule dans les tuyaux 7 évacue la chaleur de l'absorbeur 6, en permettant de le refroidir et le maintenir à une température au plus égale à des valeurs raisonnables. Le diamètre extérieur des tuyaux 7 est de 8 à 16 mm, de préférence de 9 à 14 mm, et ici de 10 mm et leur épaisseur de 0.5 à 2 mm, de préférence de 0.8 à 5 1.6 mm, et ici de 1 mm. L'absorbeur 6 est maintenu à distance fixe de la feuille de verre trempé 3 par des plots espaceurs 9 qui traversent chacun une perforation ménagée dans l'absorbeur 6. De même les tuyaux 7 sont maintenus à distance fixe de la feuille de verre trempé 4 par interposition d'un espaceur 10 couvrant essentiellement la totalité de la 10 surface de la feuille de verre trempé 4. L'espaceur 10 et les plots espaceurs 9 sont métalliques, et venus de matière. Ils peuvent cependant être réalisés, de manière alternative, en verre ou en céramique. L'enceinte 2 est fermée de manière étanche par un cadre 5 représenté schématiquement, qui peut comporter de plus des logements d'accueil des chants des 15 feuilles de verre trempé 3 et 4, des joints, moyens d'adhésion aux feuilles 3 et 4... Des pièges à gaz 20 ou getters sont intercalés entre les tuyaux 7 et l'espaceur 10. Ils sont régulièrement répartis (de façon homogène) dans l'enceinte 2. Isolants thermiques, leur présence diminue substantiellement les pertes thermiques par conduction par rapport à celles que l'on aurait si les tuyaux 7 étaient en contact avec 20 l'espaceur 10. Les pièges à gaz 20 sont en céramique métallique thermiquement isolante, notamment en oxyde métallique Zr, V, Mn, Fe... Etant en contact avec les tuyaux 7 métalliques, ils vont pouvoir être réactivés par contact avec une source chaude notamment pendant les fortes élévations de 25 température dans le collecteur solaire, par exemple lors des stagnations. Cela va permettre de maintenir un niveau de vide de qualité tout au long de la durée de vie du collecteur solaire. La distribution homogène des getters 20 dans l'enceinte 2 sous vide améliore le dégazage dans tout le collecteur solaire 1. 30 The chamber 2 contains pipes 7 of copper or aluminum circulating a heat transfer fluid such as water, on which is fixed a strip 6 of 0.2 mm of copper or 0.4 mm of aluminum provided with a so-called "selective" coating, such as titanium oxynitride and chromium. Thus constituted, the strip 6 absorbs about 95% of the solar radiation, and has an emissivity of at most 5% calculated for the radiation of a black body at 100 ° C. The strip 6 is an absorber of solar radiation. The water flowing in the pipes 7 evacuates the heat of the absorber 6, allowing it to be cooled and maintained at a temperature at most equal to reasonable values. The outside diameter of the pipes 7 is 8 to 16 mm, preferably 9 to 14 mm, and here 10 mm and their thickness 0.5 to 2 mm, preferably 0.8 to 1.6 mm, and here 1 mm. The absorber 6 is held at a fixed distance from the tempered glass sheet 3 by spacing studs 9 which each pass through a perforation in the absorber 6. Similarly, the pipes 7 are held at a fixed distance from the tempered glass sheet 4 by interposing a spacer 10 covering substantially the entire surface of the tempered glass sheet 4. The spacer 10 and the spacer pads 9 are metal, and integral. However, they can be made, alternatively, glass or ceramic. The enclosure 2 is closed in a sealed manner by a frame 5 shown diagrammatically, which may furthermore comprise housing for receiving the edges of the tempered glass sheets 3 and 4, joints, adhesion means to the sheets 3 and 4 Gas traps 20 or getters are interposed between the pipes 7 and the spacer 10. They are evenly distributed (homogeneously) in the enclosure 2. Thermal insulators, their presence substantially reduces the thermal losses by conduction by compared to those that would have if the pipes 7 were in contact with the spacer 10. The gas traps 20 are made of thermally insulating metal ceramic, in particular metal oxide Zr, V, Mn, Fe... contact with the metal pipes 7, they will be able to be reactivated by contact with a hot source especially during the high temperature rises in the solar collector, for example during stagnations. This will maintain a level of quality vacuum throughout the life of the solar collector. The homogeneous distribution of the getters 20 in the chamber 2 under vacuum improves degassing throughout the solar collector 1. 30