FR3047550B1 - Panneau solaire - Google Patents
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Abstract
Panneau solaire, comprenant : - une première paroi agencée, - une deuxième paroi agencée à une distance prédéterminée de la première paroi, - un espace de chauffage du fluide caloporteur, - des moyens d'alimentation, caractérisé : - en ce que la deuxième paroi est une plaque comprenant une face avant en regard de la première paroi, et une face arrière, la face avant et la face arrière étant séparées l'une de l'autre par une pluralité de cloisons définissant une pluralité de tunnels dans la deuxième paroi, - en ce que les moyens d'alimentation comprennent au moins un tunnel d'alimentation choisi parmi ladite pluralité de tunnels, et en ce que ledit tunnel d'alimentation est mis en communication avec l'espace de chauffage par une pluralité d'orifices agencés dans la face avant.
Description
PANNEAU SOLAIRE
La présente invention concerne de manière générale un panneau solaire destiné à chauffer un fluide caloporteur. Un tel panneau solaire est autrement appelé panneau solaire thermique, mais l’invention couvre également un panneau solaire photovoltaïque, auquel on a ajouté un circuit de fluide caloporteur à chauffer.
Il est connu dans l’art antérieur de tels panneaux solaires, en particulier celui divulgué dans le document EP2963809. En contrepartie, ce système présente notamment l'inconvénient de pouvoir être coûteux à assembler, et il faut également prévoir une structure assez résistante pour éviter toute déformation de la structure au cours du temps.
Un but de la présente invention est de répondre aux inconvénients de l’art antérieur mentionnés ci-dessus et en particulier, tout d'abord, de proposer un panneau solaire économique à fabriquer, et qui présente une structure rigide qui ne se déforme pas ou peu.
Pour cela un premier aspect de l'invention concerne un panneau solaire agencé pour chauffer un fluide caloporteur, comprenant : - une première paroi agencée pour être exposée à un rayonnement solaire, - une deuxième paroi agencée à une distance prédéterminée de la première paroi, - un espace de chauffage du fluide caloporteur agencé entre la première paroi et la deuxième paroi, - des moyens d'alimentation de l'espace de chauffage en fluide caloporteur, caractérisé : - en ce que la deuxième paroi est une plaque comprenant une face avant en regard de la première paroi, et une face arrière, la face avant et la face arrière étant séparées l'une de l'autre par une pluralité de cloisons définissant une pluralité de tunnels dans la deuxième paroi, - en ce que les moyens d'alimentation comprennent au moins un tunnel d'alimentation choisi parmi ladite pluralité de tunnels, et en ce que ledit tunnel d'alimentation est mis en communication avec l'espace de chauffage par une pluralité d'orifices agencés dans la face avant.
Le panneau solaire selon la mise en oeuvre ci-dessus comprend une deuxième paroi qui est en fait une plaque avec une structure interne très résistante à la flexion (sollicitation principale sur une plaque de grandes dimensions tenue par ses bords, comme c’est souvent le cas pour un panneau solaire). En effet, les faces de la deuxième paroi sont séparées par des cloisons, on a donc une structure alvéolaire, et chaque face est donc loin de la fibre neutre en cas de flexion, et cela augmente fortement la résistance à la flexion sans pour autant alourdir le panneau solaire. De plus, l’invention tire parti de cette structure alvéolaire en utilisant un de ses tunnels pour alimenter en fluide caloporteur l’espace de chauffage. Le tunnel est avantageusement utilisé pour distribuer le fluide, ce qui simplifie la structure générale, en ajoutant sur la deuxième paroi cette fonction de distribution. On comprend bien sûr que lors de l’utilisation, la première paroi est agencée entre le soleil et la deuxième paroi. De plus, la deuxième paroi, avec sa structure interne alvéolée fournit une isolation efficace entre l’espace de chauffage et l’arrière du panneau solaire. De plus, on comprend que le panneau solaire est incliné par rapport à l’horizontale pour garantir un écoulement ou ruissellement par gravité.
Avantageusement, le fluide caloporteur est de l'eau ou de l'eau mélangée avec un antigel.
Avantageusement, les moyens d'alimentation sont agencés pour déposer le fluide caloporteur dans l'espace de chauffage, sur la première paroi. Le fluide caloporteur glisse alors le long de la première paroi en gouttelettes ou en filets de liquide avec un mouvement aléatoire et un faible débit, mais une grande efficacité de captage de chaleur, car le fluide est directement en contact avec la première paroi qui est celle exposée au soleil, et car l’espace de chauffage est clos et bien isolé de l’extérieur, en fonction de la distance prédéterminée. On peut parler de ruissellement sur la première paroi ou entre les deux parois.
Avantageusement, ladite pluralité d'orifices est agencée le long dudit tunnel d'alimentation. La distribution est effectuée sur toute la largeur du panneau solaire, ce qui optimise la capacité de chauffage en utilisant toute la surface de la première paroi. Le ruissellement est donc imposé sur toute la largueur du panneau solaire.
Avantageusement, ledit tunnel d'alimentation est parallèle à un bord supérieur du panneau solaire.
Avantageusement, ledit tunnel d'alimentation est adjacent à un bord supérieur du panneau solaire. Le ruissellement commence tout en haut du panneau solaire.
Avantageusement, ledit tunnel d'alimentation est adjacent à un boîtier de jonction électrique. Le tunnel d'alimentation est situé sous le boîtier de jonction lorsque le panneau est installé, ce qui protège le boîtier de jonction des fuites éventuelles, car il est au dessus du circuit de fluide caloporteur.
Avantageusement, ledit tunnel d'alimentation est obturé par des bouchons latéraux agencés sur des bords latéraux de la deuxième paroi.
Avantageusement, le panneau solaire comprend des moyens de circulation agencés pour créer un flux de fluide caloporteur dans le panneau solaire, et les moyens de circulation sont connectés au tunnel d'alimentation par un des bouchons latéraux. Un même bouchon assure deux fonctions, cela limite le nombre de pièces.
Avantageusement, les moyens de circulation sont une pompe qui présente une hauteur d’eau inférieure ou égale à 5m. Une telle pompe est suffisante, dans la mesure où aucune pression n’est véritablement nécessaire dans le circuit de fluide caloporteur. Le ruissellement dans l’espace de chauffage est effectué par gravité, et une circulation sans pression limite alors les risques de fuite et ne sollicite pas les éléments d’étanchéité.
Avantageusement, le panneau solaire comprend au moins une entretoise agencée entre la première paroi et la deuxième paroi pour imposer ladite distance prédéterminée entre la première paroi et la deuxième paroi. On peut envisager bien entendu de prévoir plusieurs entretoises, et de les espacer entre elles de 300mm environ. Il est également possible de les coller sur chaque paroi, ce qui procure alors un lien entre la première et la deuxième paroi et augmente encore la résistance à la flexion.
Avantageusement, la distance prédéterminée est comprise dans une plage de valeurs allant de 1.5mm à 4.5mm. Cette plage de valeur est idéale pour garantir un bon ruissellement du fluide caloporteur entre les parois. On peut avoir des gouttes ou des filets de liquide qui s’écoulent.
Avantageusement, le panneau solaire comprend des moyens d'étanchéité, tels qu'un joint torique, ou un adhésif double face, ou un polymère silicone ou polyuréthane, agencés entre la première paroi et la deuxième paroi, le long d’une périphérie du panneau solaire.
Avantageusement, la deuxième paroi est une plaque de polycarbonate alvéolaire. Une telle plaque est très avantageuse, car légère, bon marché, durable et résistante au rayonnement solaire, très solide, et avec une multitude de tunnels adjacents dans toute sa structure. On peut également utiliser du polycarbonate de qualité alimentaire.
Avantageusement, le panneau solaire comprend des moyens d'évacuation du fluide caloporteur de l'espace de chauffage.
Avantageusement, les moyens d'évacuation comprennent au moins un tunnel d'évacuation choisi parmi la pluralité de tunnels, dans lequel ledit au moins un tunnel d'évacuation est mis en communication avec l'espace de chauffage par au moins un orifice de la face avant, et dans lequel ledit au moins un tunnel d'évacuation est adjacent à un bord inférieur du panneau solaire.
Avantageusement, le tunnel d'évacuation est obturé par des bouchons latéraux agencés sur des bords latéraux de la deuxième paroi.
Avantageusement, les moyens d'évacuation comprennent un trou d'évacuation ménagé dans la deuxième paroi.
Avantageusement, le panneau solaire comprend des moyens de circulation agencés pour créer un flux de fluide caloporteur dans le panneau solaire, et dans lequel les moyens de circulation sont connectés au tunnel d'évacuation par un des bouchons latéraux.
Avantageusement, la première paroi est transparente.
Avantageusement, le panneau solaire comprend une couche de revêtement, telle que du polyfluorure de vinyle, de la première paroi, agencée entre l'espace de chauffage et la première paroi, et la couche de revêtement est noire.
Avantageusement, la première paroi comprend au moins un capteur photovoltaïque. Le panneau solaire est alors thermique et électrique, hybride en d’autres termes.
Avantageusement, le panneau solaire comprend un cadre périmétrique agencé pour solidariser la première paroi et la deuxième paroi. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente une vue de profil d’un panneau solaire selon la présente invention.
La figure 1 représente une vue en coupe d'un panneau solaire selon la présente invention, essentiellement constitué par une première paroi 10 et une deuxième paroi 20, espacées l'une de l'autre pour définir un espace de chauffage 15 entre elles, afin de chauffer un fluide caloporteur 70, sous l'effet d'un rayonnement solaire produit par un soleil 100.
La première paroi 10 est transparente est montée à une distance prédéterminée de la deuxième paroi 20, au moyen d'entretoises 32 et d'un cadre périmétrique 33 en aluminium ou en PVC par exemple. Il est également prévu des moyens d'étanchéité en périphérie du panneau solaire, et un joint 31 de mastic silicone ou polyuréthane peut être déposé entre la première paroi 10 et la deuxième paroi 20.
Les entretoises 32 peuvent être collées aux parois avec un mastic silicone ou polyuréthane, et apportent alors une solidarisation mécanique entre la première paroi 10 et la deuxième paroi 20, ce qui améliore la solidité et la rigidité de l'ensemble.
En effet, un tel panneau solaire peut présenter de grandes dimensions (1m x 1.65m par exemple), et des déformations par flexion peuvent être néfastes à un positionnement précis sur un cadre ou un toit par exemple. Les entretoises 32 procurent donc une structure sandwich qui augmente la résistance à la flexion.
La première paroi peut être en verre ou verre feuilleté, ou un polymère transparent par exemple. On peut prévoir aussi de recouvrir la face interne de la première paroi 10 avec une couche de revêtement noire pour améliorer la capacité de chauffage, qui sera donc entre l'espace de chauffage 15 et la première paroi 10.
La deuxième paroi 20 est quant à elle une paroi alvéolée, typiquement une plaque de polycarbonate alvéolaire. En effet, la deuxième paroi 20 comprend une face avant 21 et une face arrière 22, séparées par des cloisons 24, qui définissent ainsi une pluralité de tunnels 23. Une telle plaque est bon marché, rigide et l'invention tire avantageusement parti de cette structure alvéolaire, en utilisant au moins un des tunnels pour former des moyens d'alimentation de l'espace de chauffage 15 en fluide caloporteur 70.
En effet, le tunnel adjacent au bord supérieur du panneau solaire est un tunnel d'alimentation 25 connecté via un bouchon latéral 41 à des moyens de circulation, une pompe P. Le tunnel d'alimentation 25 communique avec l'espace de chauffage 15 par des trous 26 ménagés dans la face avant 21, tout le long du tunnel d'alimentation, pour laisser s'écouler par ruissellement le fluide caloporteur 70 le long de l'espace de chauffage 15. On peut envisager par exemple de prévoir des trous 26 de 01mm, tous les 2cm.
Le bouchon latéral 41 est donc percé pour être connecté à la pompe P par un tuyau 61 qui passe derrière le bord latéral du panneau solaire. La pompe P est connectée à un réservoir R que l'on peut remplir et vider par ailleurs pour prélever de l'eau chaude et la remplacer par de l'eau froide. Le réservoir R est quant à lui connecté via un tuyau 62 à la partie inférieure du panneau solaire pour collecter le fluide caloporteur 70, via un connecteur 42 traversant la deuxième paroi 20.
On pourrait cependant parfaitement collecter le fluide caloporteur 70 de la même manière qu'il est alimenté en haut du panneau, c’est-à-dire percer la face avant 21 au niveau d'un tunnel 23 en bas du panneau et collecter via un bouchon latéral 41. Bien que cela ne soit pas représenté, des moyens d'étanchéité sont bien entendu prévus entre les bouchons latéraux 41 et/ou le connecteur 42 et la deuxième paroi 20, par exemple un joint en silicone ou en polyuréthane.
Dans le cas de figure représenté ici, des gouttes 71 de fluide caloporteur 70 ruissellent le long de la première paroi 10, et captent ainsi la chaleur du rayonnement solaire, mais on peut envisager de faire couler des filets continus de fluide caloporteur 70 dans l'espace de chauffage 15. La distance entre la première paroi 10 et la deuxième paroi 20 (l'épaisseur de l'espace de chauffage 15) peut être idéalement comprise entre 1.5mm et 4.5mm, ce qui garantit que le fluide caloporteur touchera bien la première paroi 10 pour capter la chaleur. De plus le ruissellement présente alors un trajet aléatoire, ce qui procure un captage de la chaleur sur toute la surface utile du panneau solaire.
Le ruissellement est également avantageux dans le sens où il ne nécessite pas de mise sous pression, c’est-à-dire que la pompe P n'a pas besoin d'être puissante et peut être une simple pompe de relevage, avec une hauteur d'eau inférieure à 5m par exemple.
Bien que cela ne soit pas représenté, on peut bien entendu utiliser l'invention avec un panneau photovoltaïque, et dans ce cas, la première paroi comprend une pluralité de capteurs photovoltaïques.
On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l’invention décrits dans la présente description sans sortir du cadre de l'invention défini par les revendications annexées.
Claims (8)
- REVENDICATIONS1. Panneau solaire agencé pour chauffer un fluide caloporteur (70), comprenant : - une première paroi (10) agencée pour être exposée à un rayonnement solaire, - une deuxième paroi (20) agencée à une distance prédéterminée de la première paroi (10), - un espace de chauffage (15) du fluide caloporteur (70) agencé entre la première paroi (10) et la deuxième paroi (20), - des moyens d'alimentation de l'espace de chauffage (15) en fluide caloporteur (70), - des moyens d'évacuation du fluide caloporteur (70) de l'espace de chauffage (15), caractérisé : - en ce que la deuxième paroi (20) est une plaque comprenant une face avant (21) en regard de la première paroi (10), et une face arrière (22), la face avant (21) et la face arrière (22) étant séparées l'une de l'autre par une pluralité de cloisons (24) définissant une pluralité de tunnels (23) dans la deuxième paroi (20), - en ce que les moyens d'alimentation comprennent au moins un tunnel d'alimentation (25) choisi parmi ladite pluralité de tunnels (23), et en ce que ledit tunnel d'alimentation (25) est mis en communication avec l'espace de chauffage (15) par une pluralité d'orifices (26) agencés dans la face avant (21), - en ce que les moyens d'évacuation comprennent au moins un tunnel d'évacuation choisi parmi la pluralité de tunnels (23), et en ce que ledit au moins un tunnel d’évacuation est mis en communication avec l'espace de chauffage (15) par au moins un orifice de la face avant (21), et dans lequel ledit au moins un tunnel d'évacuation est adjacent à un bord inférieur du panneau solaire.
- 2. Panneau solaire selon la revendication précédente, dans lequel les moyens d'alimentation sont agencés pour déposer le fluide caloporteur (70) dans l'espace de chauffage (15), sur la première paroi (10).
- 3. Panneau solaire selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite pluralité d'orifices est agencée le long dudit tunnel d'alimentation (25).
- 4. Panneau solaire selon l'une des revendications précédentes, comprenant au moins une entretoise agencée entre la première paroi (10) et la deuxième paroi (20) pour imposer ladite distance prédéterminée entre la première paroi (10) et la deuxième paroi (20).
- 5. Panneau solaire selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la deuxième paroi (20) est une plaque de polycarbonate alvéolaire.
- 6. Panneau solaire selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les moyens d'évacuation comprennent un trou d'évacuation ménagé dans la deuxième paroi (20).
- 7. Panneau solaire selon l'une des revendications précédentes, comprenant une couche de revêtement, telle que du polyfluorure de vinyle, de la première paroi (10), agencée entre l'espace de chauffage (15) et la première paroi (10), et dans lequel la couche de revêtement est noire.
- 8. Panneau solaire selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la première paroi (10) comprend au moins un capteur photovoltaïque.
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