WO2011048321A2 - Collecteur solaire - Google Patents

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WO2011048321A2
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solar collector
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glass sheet
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Julien Sellier
René Gy
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Saint-Gobain Glass France
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    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44—Heat exchange systems

Definitions

  • the invention relates to a solar collector.
  • 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 water. water to provide drinking water, or to dry materials in an industrial facility.
  • a solar collector comprising a multiple glazing under which is disposed an absorber.
  • the multiple glazing includes at least one pair of glass sheets spaced apart by a metal spacer welded to the glass sheets via conductive enamel strips.
  • a disadvantage of this solar collector is that the absorber and the pipes in which the coolant circulates are arranged under the multiple glazing. The thickness of the solar collector is then large, which causes handling difficulties during installation. In addition, it is necessary to add a thermally insulating layer under the absorber and pipes to minimize heat loss. This complicates the solar collector and further increases the thickness of the solar collector. In addition, solar radiation must pass through at least two sheets of glass to reach the absorber, resulting in reduced solar radiation transmission.
  • the invention proposes a solar collector, comprising:
  • the solar collector comprises a single sheet of glass and a metal frame, the metal frame being provided with a bottom and the free edge of the metal frame being brazed to the metal frit of the glass sheet.
  • the solar collector comprises two glass sheets and a metal frame, the edges of the metal frame being soldered to the metal frits of each of the two glass sheets.
  • the metal frame comprises a wall offset from the solder joint and / or a wall connected to the solder joint by a thermally poorly conductive material.
  • the glass sheet (s) is (are) truncated (s).
  • the solder alloy has a melting temperature of between 100 ° C. and 350 ° C.
  • the solder alloy is Pb9 3 , 5Sn 5 Agi ! 5 alloy.
  • the fired metal frit comprises between 50% and 95% by weight of silver particles, the remainder being a vitreous binder comprising Si0 2 , Bi 2 O 3 , Na 2 0 and ZnO.
  • the solar collector is under vacuum.
  • the glass sheet is extra-clear glass. According to another particularity, the glass sheet is provided with an anti-reflection layer.
  • each glass sheet is assembled to an additional sheet of glass via a polymeric interlayer to form a laminated glazing unit.
  • Another object of the invention is to provide a solar collector comprising:
  • the metal frame comprising a wall offset from the solder seal and / or a wall connected to the solder joint by a thermally weakly conducting material.
  • Figure 1 shows a sectional view of a solar collector according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 represents a sectional view of a solar collector according to a second embodiment of the invention
  • FIG. 3 represents a sectional view of a solar collector according to a third embodiment of the invention.
  • the invention relates to a solar collector comprising a glass sheet provided with a fired metal frit.
  • the solar collector also comprises another glass sheet provided with a fired metal frit and / or a metal frame.
  • a solder seal is made between the metal frit (s) and the metal frame or between the metal frits of the two glass sheets.
  • the solar collector is hermetically sealed, which allows in particular to maintain a vacuum in the solar collector.
  • the solar collector also includes an absorber and pipes in which a coolant circulates.
  • the pipes are in contact with the absorber in order to maximize the heat exchange between the absorber and the heat transfer fluid.
  • the absorber and the pipes are arranged between the glass sheet and the metal frame or between the two sheets of glass.
  • the solar collector is compact since the absorber and the pipes are integrated between the glass sheet and the metal frame or between the two sheets of glass.
  • the solar collector is simple because it avoids the use of an additional insulating layer.
  • solar radiation has only one sheet of glass to cross to reach the absorber, which improves the transmission of solar radiation to the absorber.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a solar collector according to a first embodiment of the invention.
  • the solar collector comprises a glass sheet 1 and a metal frame 2 sealed to the glass sheet 1.
  • the seal is made by brazing with the aid of a solder alloy 4 via a metal frit 3 deposited on the glass sheet 1.
  • Such a seal between the glass and the metal mechanically resists and remains waterproof. This sealing is particularly advantageous when the solar collector is evacuated since it prevents the vacuum from deteriorating over time.
  • the metal frit 3 is deposited on the periphery of one side of the glass sheet 1, preferably by screen printing. Deposition by screen printing is indeed simpler than the deposition of thin layers in the context of industrialization.
  • the metal frit 3 is dried at 80 ° C. Then the glass sheet 1 provided with the metal frit 3 is brought to a temperature of between 400 ° C. and 700 ° C. in order to cook the metal frit 3. This cooking temperature makes it possible not to damage the glass sheet 1. The glass sheet 1 provided with the fired metal frit is then cooled to room temperature.
  • the firing of the metal frit 3 is performed during the thermal quenching of the glass sheet.
  • the firing temperature of the frit is then preferably greater than 600 ° C, and the cooling is done using a plurality of nozzles injecting compressed air near said glass sheet.
  • the final surface stress of the glass is then for example 120 MPa for a glass 4 mm thick and the silver frit is cooked.
  • the solar collector may be intended to be installed on a roof, for example to heat water for domestic applications.
  • the fact that the glass sheet 1 is made of tempered glass makes it possible to reinforce the mechanical properties of the glass so that the glass sheet 1 is more resistant to bad weather, for example to hail, and to the mechanical stresses induced by the atmospheric pressure on the collector. solar and by the thermal expansion of the glass sheet of the solar collector.
  • the step of depositing the metal frit by screen printing on the periphery of a face of the glass sheet 1 fits particularly well in an industrial line of thermal quenching.
  • the fired metal frit comprises between 50% and 95% by weight of silver particles, the remainder being a vitreous binder.
  • the cooked metal frit is thus example consisting of 94% by weight of silver particles and 6% by weight of vitreous binder comprising Si0 2 , Bi 2 0 3 , Na 2 O and ZnO.
  • the metal frit 3 adheres perfectly to the glass sheet 1 and is thus particularly well suited to brazing with another metal element, namely here the metal frame to form a hermetic seal.
  • the metal frame 2 comprises a bottom 20 and a free edge 21 intended to be soldered to the metal frit 3.
  • the free edge 21 and the metal frit 3 are etched before the solder, which makes it possible to obtain a better seal .
  • the bottom 20 of the metal frame is also metallic. This allows greater ease of manufacture. Indeed the edge 21 and the bottom 20 may be made in one piece, for example by stamping, or welded in a conventional manner.
  • the solar collector also includes an absorber 5 and pipes 6 in contact with the absorber.
  • the absorber 5 is adapted to absorb the solar radiation transmitted through the glass sheet 1.
  • the absorber 5 is for example a metal plate covered with a low-emissive layer. The metal absorbs the solar radiation well, while the low-emissive layer makes it possible to re-emit as little solar radiation as possible to the outside of the solar collector.
  • the heat coming from the solar radiation which passes through the glass sheet 1 is transmitted from the absorber 5 to the pipes 6 and then to the coolant 7.
  • the absorber 5 and the pipes 6 are arranged inside the metal frame 2. Then the fired metal frit 3 of the glass sheet 1 is brazed to the free edge 21 of the metal frame 2 with the aid of a metal alloy. solder to seal the solar collector.
  • the absorber 5 and the pipes 6 are kept away from the glass sheets for example using spacers (not shown). These spacers also support the pressure difference between the outside air and the interior vacuum.
  • the solder alloy used preferably has a melting temperature between 100 ° C and 350 ° C. This relatively low melting temperature makes it possible, if the glass sheet 1 is made of toughened glass, not to soak the glass. Moreover, it makes it possible not to deteriorate the low emissivity properties of the absorber 5, and limits the mechanical stresses induced by the difference in coefficient of thermal expansion between the glass and the metal.
  • the evacuation is carried out between 100 and 300 ° C, after the brazing step. Indeed, the vacuum is more effective if it is done at high temperature, which allows to accelerate the desorption and increase the pressure inside the solar collector. Vacuum in the solar collector provides excellent insulation between the absorber 5 and the external environment by cutting convective heat transfer and conduction in the indoor air. The efficiency of the solar collector obtained is greatly improved.
  • a melting point of the solder alloy of between 250 and 350 ° C. is a good compromise between the need to heat during evacuation without melting the solder alloy and the need not to overheat. not to soak the glass.
  • the brazing alloy is e.g. Pb93,5Sn 5 Treated alloy. 5 , which has a melting temperature of 300 ° C.
  • the glass sheet 1 may further comprise a low-emissive layer on its surface, preferably inside the solar collector so that it does not degrade due to inclement weather.
  • This low-emissivity layer may be deposited on the glass sheet before or after the deposition of the metal frit.
  • the glass of the glass sheet 1 can be an extra clear glass to minimize the absorption of solar radiation and thus maximize its energy transmission.
  • the glass sheet 1 may also be provided with an anti-reflection layer on its outer face.
  • the glass sheet 1 is turned towards the outside of the building, while the bottom 20 of the metal frame 2 is turned towards the building.
  • This first embodiment has the advantage over the second and third embodiments, which are described below, of having only one solder seal, which limits the risk of leakage.
  • FIG. 2 represents a sectional view of a solar collector according to a second embodiment of the invention.
  • the solar collector comprises two glass sheets 1 and a metal frame 8 without bottom.
  • the bottomless metal frame 8 serves as a spacer between the two sheets of glass 1.
  • the edges 81 of the metal frame 8 are each brazed to the metal frit 3 baked one of the glass sheets 1 to achieve the sealing of the solar collector.
  • the two sheets of glass 1 can be made of toughened glass. Alternatively, only one of the two sheets of glass - the one intended to be traversed by the direct rays of the sun - is tempered glass.
  • one or other of the two sheets of glass 1 can be turned towards the outside of the building, the other glass sheet being turned towards the building.
  • This second embodiment has the advantage of symmetrizing the structure, which avoids flexing of the collector when it undergoes temperature variations because of the difference in coefficient of thermal expansion between the glass and the metal, for example during evacuation or during use.
  • FIG. 3 represents a sectional view of a solar collector according to a third embodiment of the invention.
  • This embodiment is a variant of the second embodiment.
  • the metal frame 8 differs from the second embodiment.
  • the metal frame 8 consists of a wall 80 substantially perpendicular to the glass sheets 1 and edges 81 folded substantially parallel to the glass sheets 1.
  • the edges 81 and the wall 80 may be made in one piece, for example by stamping, or the edges 81 may be attached to the wall 80.
  • the third embodiment comprises a metal frame specially designed to minimize the heating of the solder seal during use of the solar collector.
  • the pipes 6 of the solar collector pass through the wall 80 of the metal frame in a sealed manner to enter and exit the solar collector.
  • the pipes are at a high temperature, for example of the order of 80 ° C for domestic applications, and of the order of 170 ° C for refrigeration applications with two-stage absorption machines.
  • the wall 80 will therefore be heated by the pipes 6. It is advantageous to limit the heat exchange between the wall 80 and the solder seal 4 so as not to degrade the latter, so that it can remain vacuum-tight for as long as possible. This is to ensure the longevity of the solar collector.
  • the edges 81 and possibly the wall 80 preferably have a thermal conductivity of less than 20 W / m / K, more preferably less than 15 W / m / K, and ideally less than 1 W / m / K. They are thus for example made of stainless steel or in the alloy referenced under the trademark Kovar®, which has a thermal conductivity of 17 W / m / K.
  • the thickness of the edges 81 and possibly of the wall 80 is preferably less than 1 mm, more preferably less than 0.5 mm).
  • a second solution for limiting the heat exchange between the wall 80 and the solder seal 4 is to deport the wall 80 at a distance of at least 1 cm, preferably 2 cm, from the solder seal 4 using the edges
  • the wall is deported over its entire height.
  • the first and second solutions can be associated on the same metal frame to further reduce the heat exchange between the wall 80 and the solder seal 4.
  • the second embodiment makes it possible to provide a compact solar collector while the third embodiment makes it possible to optimize the performance of the solar collector.
  • Deporting the wall of the metal frame relative to the glass / metal seal and / or reducing the thermal conductivity of the edges of the metal frame by choosing a suitable material and / or by reducing the thickness of the edges and possibly the wall the metal frame can be applied to a solar collector whose glass sheet or sheets are sealed to the metal frame by another conventional technique, namely a technique other than brazing via a metal frit.
  • the spacers (not shown), which make it possible to withstand the pressure difference between the outside air and the interior vacuum, compensate for the loss of mechanical compressive strength of the wall 8 due to its small thickness and / or the fact that it is deported, and thus prevents it from bending under the effect of the vacuum, in order to maintain the structure of the collector.
  • each glass sheet 1 can be assembled with an additional glass sheet via a polymeric interlayer so as to constitute a laminated glazing unit. This results in increased security for people vis-à-vis the risk of implosion inherent in any vacuum glass system.
  • the solar collector comprises one or two sheets of glass 1 and a metal frame 2 or 8, and a seal between the glass sheet or sheets 1 and the metal frame 2, 8.
  • the metal frame 8 comprises a wall 80 offset by relative to the seal and / or a wall 80 connected to the seal by a thermally weakly conductive material.
  • the wall is deported on all its height.
  • the solar collector further comprises an absorber 5 and pipes 6 in which circulates a coolant 7, the pipes 6 being in contact with the absorber 5.
  • the absorber 5 and the pipes 7 are arranged between the glass sheet 1 and the metal frame 2 or between the two sheets of glass 1.
  • the solar collector comprises a single sheet of glass 1 and a metal frame 2
  • the metal frame 2 is provided with a bottom 20 and the free edge 21 of the metal frame 2 is sealed to the glass sheet 1 .
  • the edges 81 of the metal frame 8 are sealed to each of the two sheets of glass 1.
  • the glass sheet (s) 1 may be tempered.
  • the solar collector may be under vacuum.
  • the glass sheet or sheets 1 may be extra-clear glass.
  • the glass sheet (s) 1 may be provided with an anti-reflection layer.
  • Each glass sheet 1 can be assembled to an additional glass sheet via a polymeric interlayer to form a laminated glazing unit.

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Abstract

L'invention concerne un collecteur solaire, comprenant : une feuille de verre (1); un cadre métallique (2) ou une autre feuille de verre (1) et un cadre métallique (8); un scellement entre la ou les feuilles de verre (1) et le cadre métallique (2, 8); le cadre métallique (8) comprenant une paroi (80) déportée par rapport au scellement et/ou une paroi (80) reliée au scellement par un matériau faiblement conducteur thermiquement. L'invention permet de proposer un collecteur solaire qui soit compact, simple et améliore la transmission du rayonnement solaire.

Description

COLLECTEUR SOLAIRE
L'invention concerne un collecteur solaire.
Les collecteurs solaires absorbent la chaleur provenant du rayonnement so- laire 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 fa- briquer 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.
Il est connu par le document GB-A-2 261 247 un collecteur solaire comprenant un vitrage multiple sous lequel est disposé un absorbeur. Le vitrage multiple comprend au moins une paire de feuilles de verre espacées par un espaceur métallique soudé aux feuilles de verre via des bandes d'émail conducteur.
Un inconvénient de ce collecteur solaire est que l'absorbeur et les tuyaux dans lesquels circule le fluide caloporteur sont disposés sous le vitrage multiple. L'épaisseur du collecteur solaire est alors importante, ce qui entraîne des diffi- cultés de manipulation lors de la pose. De plus, il est nécessaire d'ajouter une couche isolante thermiquement sous l'absorbeur et les tuyaux afin de minimiser les pertes thermiques. Ceci complexifie le collecteur solaire et augmente encore l'épaisseur du collecteur solaire. De plus, le rayonnement solaire doit traverser au moins deux feuilles de verre pour atteindre l'absorbeur, ce qui entraîne une trans- mission réduite du rayonnement solaire.
Il y a donc un besoin pour un collecteur solaire qui soit compact, simple et améliore la transmission du rayonnement solaire vers l'absorbeur.
Pour cela, l'invention propose un collecteur solaire, comprenant :
- une feuille de verre munie d'une fritte métallique cuite,
- un cadre métallique ou une autre feuille de verre munie d'une fritte métallique cuite et un cadre métallique,
- un scellement par brasure entre la ou les fritte(s) métallique(s) et le cadre métallique, - un absorbeur et des tuyaux dans lesquels circule un fluide caloporteur, les tuyaux étant en contact avec l'absorbeur et l'absorbeur et les tuyaux étant disposés entre la feuille de verre et le cadre métallique ou entre les deux feuilles de verre.
Selon une autre particularité, le collecteur solaire comprend une seule feuille de verre et un cadre métallique, le cadre métallique étant muni d'un fond et le bord libre du cadre métallique étant brasé à la fritte métallique de la feuille de verre.
Selon une autre particularité, le collecteur solaire comprend deux feuilles de verre et un cadre métallique, les bords du cadre métallique étant brasés aux frittes métalliques de chacune des deux feuilles de verre.
Selon une autre particularité, le cadre métallique comprend une paroi déportée par rapport au scellement par brasure et/ou une paroi reliée au scellement par brasure par un matériau faiblement conducteur thermiquement.
Selon une autre particularité, la ou les feuille(s) de verre est (sont) trem- pée(s).
Selon une autre particularité, l'alliage de brasure a une température de fusion comprise entre 100°C et 350 °C.
Selon une autre particularité, l'alliage de brasure est l'alliage Pb93,5Sn5Agi!5. Selon une autre particularité, la fritte métallique cuite comprend entre 50% et 95% en masse de particules d'argent, le reste étant un liant vitreux comprenant du Si02, du Bi203, du Na20 et du ZnO.
Selon une autre particularité, le collecteur solaire est sous vide.
Selon une autre particularité, la feuille de verre est en verre extra-clair. Selon une autre particularité, la feuille de verre est munie d'une couche anti-reflet.
Selon une autre particularité, chaque feuille de verre est assemblée à une feuille de verre supplémentaire via un intercalaire polymérique pour constituer un vitrage feuilleté.
Un autre but de l'invention est de fournir un collecteur solaire comprenant :
- une feuille de verre,
- un cadre métallique ou une autre feuille de verre et un cadre métallique,
- un scellement entre la ou les feuilles de verre et le cadre métallique, - le cadre métallique comprenant une paroi déportée par rapport au scellement par brasure et/ou une paroi reliée au scellement par brasure par un matériau faiblement conducteur thermiquement.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention vont à présent être dé- crits en regard des dessins sur lesquels :
• La figure 1 représente une vue en coupe d'un collecteur solaire selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
• La figure 2 représente une vue en coupe d'un collecteur solaire selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ;
· La figure 3 représente une vue en coupe d'un collecteur solaire selon un troisième mode de réalisation de l'invention.
Les numéros de référence qui dont identiques sur les différentes figures représentent des éléments identiques ou similaires.
L'invention se rapporte à un collecteur solaire comprenant une feuille de verre munie d'une fritte métallique cuite. Le collecteur solaire comprend également une autre feuille de verre munie d'une fritte métallique cuite et/ou un cadre métallique.
Un scellement par brasure est réalisé entre la ou les fritte(s) métallique(s) et le cadre métallique ou entre les frittes métalliques des deux feuilles de verre. Ainsi, le collecteur solaire est scellé de façon hermétique, ce qui permet en particulier de pouvoir maintenir un vide dans le collecteur solaire.
Le collecteur solaire comprend également un absorbeur et des tuyaux dans lesquels circule un fluide caloporteur. Les tuyaux sont en contact avec l'absorbeur afin de maximiser les échanges thermiques entre l'absorbeur et le fluide calopor- teur. De plus, l'absorbeur et les tuyaux sont disposés entre la feuille de verre et le cadre métallique ou entre les deux feuilles de verre.
Ainsi, le collecteur solaire est compact puisque l'absorbeur et les tuyaux sont intégrés entre la feuille de verre et le cadre métallique ou entre les deux feuilles de verre. De plus, le collecteur solaire est simple car il évite l'utilisation d'une couche isolante supplémentaire. Et le rayonnement solaire n'a qu'une seule feuille de verre à traverser pour atteindre l'absorbeur, ce qui permet d'améliorer la transmission du rayonnement solaire jusqu'à l'absorbeur.
La figure 1 représente une vue en coupe d'un collecteur solaire selon un premier mode de réalisation de l'invention. Dans ce mode de réalisation, le collecteur solaire comprend une feuille de verre 1 et un cadre métallique 2 scellé à la feuille de verre 1 . Le scellement est réalisé par brasure à l'aide d'un alliage de brasure 4 via une fritte métallique 3 déposée sur la feuille de verre 1 . Un tel scellement entre le verre et le métal résiste mécaniquement et reste étanche. Ce scellement est particulièrement avantageux lorsque le collecteur solaire est mis sous vide puisqu'il évite que le vide se dégrade au fil du temps.
La fritte métallique 3 est déposée sur le pourtour d'une face de la feuille de verre 1 , de préférence par sérigraphie. Le dépôt par sérigraphie est en effet plus simple que le dépôt de couches minces dans le cadre d'une industrialisation.
La fritte métallique 3 est séchée à 80°C. Puis la feuille de verre 1 munie de la fritte métallique 3 sont portées à une température comprise entre 400 °C et 700 °C afin de cuire la fritte métallique 3. Cette température de cuisson permet de ne pas endommager la feuille de verre 1 . La feuille de verre 1 munie de la fritte métallique cuite est ensuite refroidie à température ambiante.
Si la feuille de verre 1 du collecteur solaire est en verre trempé, la cuisson de la fritte métallique 3 est réalisée pendant la trempe thermique de la feuille de verre. La température de cuisson de la fritte est alors de préférence supérieure à 600 °C, et le refroidissement se fait à l'aide d'une pluralité de buses injectant de l'air comprimé à proximité de ladite feuille de verre. La contrainte de surface finale du verre est alors par exemple de 120 MPa pour un verre de 4 mm d'épaisseur et la fritte d'argent est cuite.
Le collecteur solaire peut être destiné à être installé sur un toit, par exemple pour chauffer de l'eau pour des applications domestiques. Le fait que la feuille de verre 1 soit en verre trempé permet de renforcer les propriétés mécaniques du verre afin que la feuille de verre 1 résiste mieux aux intempéries, par exemple à la grêle, et aux contraintes mécaniques induites par la pression atmosphérique sur le collecteur solaire et par l'expansion thermique de la feuille de verre du collecteur solaire.
Notons que l'étape de dépôt de la fritte métallique par sérigraphie sur le pourtour d'une face de la feuille de verre 1 s'intègre particulièrement bien dans une ligne industrielle de trempe thermique.
La fritte métallique 3 cuite comprend entre 50% et 95% en masse de particules d'argent, le reste étant un liant vitreux. La fritte métallique cuite est ainsi par exemple constituée de 94% en masse de particules d'argent et de 6% en masse de liant vitreux comprenant du Si02, du Bi203, du Na20 et du ZnO.
La fritte métallique 3 adhère parfaitement bien à la feuille de verre 1 et est ainsi particulièrement bien adaptée à la brasure avec un autre élément métallique, à savoir ici le cadre métallique afin de former un scellement hermétique.
Le cadre métallique 2 comprend un fond 20 et un bord libre 21 destiné à être brasé à la fritte métallique 3. De préférence, le bord libre 21 et la fritte métallique 3 sont décapés avant la brasure, ce qui permet d'obtenir un meilleur scellement.
Le fond 20 du cadre métallique est également métallique. Cela permet une plus grande facilité de fabrication. En effet le bord 21 et le fond 20 peuvent être faits d'une seule pièce, par exemple par emboutissage, ou bien soudés de manière conventionnelle.
Le collecteur solaire comprend également un absorbeur 5 et des tuyaux 6 en contact avec l'absorbeur. L'absorbeur 5 est adapté à absorber le rayonnement solaire transmis à travers la feuille de verre 1 . L'absorbeur 5 est par exemple une plaque métallique recouverte d'une couche basse-émissive. Le métal permet de bien absorber le rayonnement solaire, tandis que la couche basse-émissive permet de réémettre le moins possible de rayonnement solaire vers l'extérieur du col- lecteur solaire.
Un fluide caloporteur 7, par exemple de l'eau, circule dans les tuyaux 6. La chaleur provenant du rayonnement solaire qui traverse la feuille de verre 1 est transmise de l'absorbeur 5 aux tuyaux 6 puis au fluide caloporteur 7.
L'absorbeur 5 et les tuyaux 6 sont disposés à l'intérieur du cadre métallique 2. Puis la fritte métallique 3 cuite de la feuille de verre 1 est brasée au bord libre 21 du cadre métallique 2 à l'aide d'un alliage de brasure afin de sceller le collecteur solaire. L'absorbeur 5 et les tuyaux 6 sont maintenus à distance des feuilles de verre par exemple à l'aide d'espaceurs (non représentés). Ces espaceurs permettent également de supporter la différence de pression entre l'air extérieur et le vide intérieur.
L'alliage de brasure utilisé a de préférence une température de fusion comprise entre 100°C et 350 °C. Cette température de fusion relativement basse permet, si la feuille de verre 1 est en verre trempé, de ne pas détremper le verre. De plus, elle permet de ne pas détériorer les propriétés de basse émissivité de l'absorbeur 5, et limite les contraintes mécaniques induites par la différence de coefficient d'expansion thermique entre le verre et le métal.
Dans le cas où le collecteur solaire est mis sous vide, la mise sous vide est effectuée entre 100 et 300 °C, après l'étape de brasure. En effet, la mise sous vide est plus efficace si elle se fait à haute température, ce qui permet d'accélérer la désorption et d'augmenter la pression à l'intérieur du collecteur solaire. Faire le vide au sein du collecteur solaire permet une excellente isolation entre l'absorbeur 5 et le milieu extérieur en coupant les transferts thermiques par convection et conduction dans l'air intérieur. L'efficacité du collecteur solaire obtenu en est gran- dément améliorée.
De préférence, une température de fusion de l'alliage de brasure comprise entre 250 et 350 °C est un bon compromis entre la nécessité de chauffer lors de la mise sous vide sans refondre l'alliage de brasure et la nécessité de ne pas trop chauffer pour ne pas détremper le verre.
L'alliage de brasure est par exemple l'alliage Pb93,5Sn5Agi.5, qui a une température de fusion de 300 °C.
La feuille de verre 1 peut par ailleurs comprendre une couche basse- émissive sur sa surface, de préférence à l'intérieur du collecteur solaire de façon à ce qu'elle ne se dégrade pas du fait des intempéries. Cette couche basse- émissive peut être déposée sur la feuille de verre avant ou après le dépôt de la fritte métallique.
Le verre de la feuille de verre 1 peut être un verre extra clair afin de minimiser l'absorption du rayonnement solaire et ainsi maximiser sa transmission énergétique. La feuille de verre 1 peut également être munie d'une couche anti-reflet sur sa face extérieure.
Dans une installation sur une toiture de bâtiment, la feuille de verre 1 est tournée vers l'extérieur du bâtiment, tandis que le fond 20 du cadre métallique 2 est tourné vers le bâtiment.
Ce premier mode de réalisation a l'avantage par rapport aux deuxième et troisième modes de réalisation, qui sont décrit plus bas, de n'avoir qu'un seul scellement par brasure, ce qui limite les risques de fuites.
La figure 2 représente une vue en coupe d'un collecteur solaire selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Dans ce mode de réalisation, le collecteur solaire comprend deux feuilles de verre 1 et un cadre métallique 8 sans fond. Le cadre métallique 8 sans fond sert d'espaceur entre les deux feuilles de verre 1 . Les bords 81 du cadre métallique 8 sont chacun brasés à la fritte métallique 3 cuite d'une des feuilles de verre 1 pour réaliser le scellement du collecteur solaire.
Les deux feuilles de verre 1 peuvent être en verre trempé. En variante, une seule des deux feuilles de verre - celle destinée à être traversée par les rayons directs du soleil - est en verre trempé.
Dans une installation sur une toiture de bâtiment, l'une ou l'autre des deux feuilles de verre 1 peut être tournée vers l'extérieur du bâtiment, l'autre feuille de verre étant tourné vers le bâtiment.
Par ailleurs, tout ce qui a été dit pour le premier mode de réalisation reste valable pour ce deuxième mode de réalisation.
Ce deuxième mode de réalisation a l'avantage de symétriser la structure, ce qui évite la flexion du collecteur lorsqu'il subit des variations de température à cause de la différence de coefficient d'expansion thermique entre le verre et le métal, par exemple pendant la mise sous vide ou durant l'utilisation.
La figure 3 représente une vue en coupe d'un collecteur solaire selon un troisième mode de réalisation de l'invention.
Ce mode de réalisation est une variante du deuxième mode de réalisation.
Seul le cadre métallique 8 diffère par rapport au deuxième mode de réalisation. Le cadre métallique 8 est constitué d'une paroi 80 sensiblement perpendiculaire aux feuilles de verre 1 et de bords 81 rabattus sensiblement parallèlement aux feuilles de verre 1 . Les bords 81 et la paroi 80 peuvent être faits d'une seule pièce, par exemple par emboutissage, ou bien les bords 81 peuvent être rapportés sur la paroi 80.
Le troisième mode de réalisation comporte un cadre métallique spécialement étudié pour limiter au maximum le chauffage du scellement par brasure pendant l'utilisation du collecteur solaire.
En effet, les tuyaux 6 du collecteur solaire traversent la paroi 80 du cadre métallique de façon étanche afin d'entrer et de sortir du collecteur solaire. Or, les tuyaux sont à une température élevée, par exemple de l'ordre de 80 °C pour des applications domestiques, et de l'ordre de 170°C pour des applications frigorifiques avec des machines à absorption à deux étages. La paroi 80 va donc être chauffée par les tuyaux 6. Il est avantageux de limiter les échanges thermiques entre la paroi 80 et le scellement par brasure 4 afin de ne pas dégrader ce dernier, pour qu'il puisse rester étanche au vide le plus longtemps possible. Cela pour garantir la longévité du collecteur solaire.
Une première solution pour limiter les échanges thermiques entre la paroi
80 et le scellement par brasure 4 est que les bords 81 , et éventuellement la paroi
80, du cadre métallique 8 soient faiblement conducteurs thermiquement, par exemple en étant réalisés en un matériau faiblement conducteur thermiquement, et/ou en ayant une épaisseur faible. Ainsi, les bords 81 et éventuellement la paroi 80 ont de préférence une conductivité thermique inférieure à 20 W/m/K, plus pré- férentiellement inférieure à 15 W/m/k, et idéalement inférieure à 1 W/m/K. Ils sont ainsi par exemple réalisés en acier inoxydable ou encore dans l'alliage référencé sous la marque Kovar®, qui a une conductivité thermique de 17 W/m/K. De même, l'épaisseur des bords 81 et éventuellement de la paroi 80 est de préfé- rence inférieure à 1 mm, plus préférentiellement inférieure à 0,5 mm).
Une deuxième solution pour limiter les échanges thermiques entre la paroi 80 et le scellement par brasure 4 est de déporter la paroi 80 à une distance d'au moins 1 cm, de préférence 2 cm, du scellement par brasure 4 à l'aide des bords
81 . Dans ce cas-là, la paroi est déportée sur toute sa hauteur.
Les première et deuxième solutions peuvent être associées sur un même cadre métallique pour diminuer encore les échanges thermiques entre la paroi 80 et le scellement par brasure 4.
Ainsi le deuxième mode de réalisation permet de proposer un collecteur solaire compact tandis que le troisième mode de réalisation permet d'optimiser la performance du collecteur solaire.
Le fait de déporter la paroi du cadre métallique par rapport au scellement verre/métal et/ou de diminuer la conductivité thermique des bords du cadre métallique, en choisissant un matériau adapté et/ou en diminuant l'épaisseur des bords et éventuellement de la paroi du cadre métallique peut s'appliquer à un collecteur solaire dont la ou les feuilles de verre sont scellés au cadre métallique par une autre technique classique, à savoir une technique autre que par brasure via une fritte métallique.
Le fait de déporter la paroi du cadre métallique par rapport au scellement verre/métal et/ou de diminuer la conductivité thermique des bords du cadre métal- lique, en choisissant un matériau adapté et/ou en diminuant l'épaisseur des bords et éventuellement de la paroi du cadre métallique peut s'appliquer au mode de réalisation de la figure 1 .
Les espaceurs (non représentés), qui permettent de supporter la différence de pression entre l'air extérieur et le vide intérieur, compensent la perte de résistance mécanique à la compression de la paroi 8 due à sa faible épaisseur et/ou au fait qu'elle est déportée, et l'empêchent ainsi de se plier sous l'effet du vide, afin de maintenir la structure du collecteur.
Dans les trois modes de réalisation, chaque feuille de verre 1 peuvent être assemblée avec une feuille de verre supplémentaire via un intercalaire polyméri- que de manière à constituer un vitrage feuilleté. Il en résulte une sécurité renforcée pour les personnes vis-à-vis du risque d'implosion inhérent à tout système verrier sous vide.
Ainsi, le collecteur solaire comprend une ou deux feuilles de verre 1 et un cadre métallique 2 ou 8, et un scellement entre la ou les feuilles de verre 1 et le cadre métallique 2, 8. Le cadre métallique 8 comprend une paroi 80 déportée par rapport au scellement et/ou une paroi 80 reliée au scellement par un matériau faiblement conducteur thermiquement. La paroi est déportée sur toute sa hauteur.
Le collecteur solaire comprend en outre un absorbeur 5 et des tuyaux 6 dans lesquels circule un fluide caloporteur 7, les tuyaux 6 étant en contact avec l'absorbeur 5. L'absorbeur 5 et les tuyaux 7 sont disposés entre la feuille de verre 1 et le cadre métallique 2 ou entre les deux feuilles de verre 1 .
Dans le mode de réalisation où le collecteur solaire comprend une seule feuille de verre 1 et un cadre métallique 2, le cadre métallique 2 est muni d'un fond 20 et le bord libre 21 du cadre métallique 2 est scellé à la feuille de verre 1 .
Dans le mode de réalisation où le collecteur solaire comprend deux feuilles de verre 1 et un cadre métallique 8, les bords 81 du cadre métallique 8 sont scellés à chacune des deux feuilles de verre 1 .
La ou les feuilles de verre 1 peuvent être trempées.
Le collecteur solaire peut être sous vide.
La ou les feuilles de verre 1 peuvent être en verre extra-clair.
La ou les feuilles de verre 1 peuvent être munies d'une couche anti-reflet.
Chaque feuille de verre 1 peut être assemblée à une feuille de verre supplémentaire via un intercalaire polymérique pour constituer un vitrage feuilleté.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Collecteur solaire, comprenant :
- une feuille de verre (1 ),
- un cadre métallique (2) ou une autre feuille de verre (1 ) et un cadre métalli- que (8),
- un scellement entre la ou les feuilles de verre (1 ) et le cadre métallique (2,
8),
- le cadre métallique (8) comprenant une paroi (80) déportée par rapport au scellement et/ou une paroi (80) reliée au scellement par un matériau fai- blement conducteur thermiquement.
2. Collecteur solaire selon la revendication 1 , comprenant en outre un ab- sorbeur (5) et des tuyaux (6) dans lesquels circule un fluide caloporteur (7), les tuyaux (6) étant en contact avec l'absorbeur (5) et l'absorbeur (5) et les tuyaux (7) étant disposés entre la feuille de verre (1 ) et le cadre métallique (2) ou entre les deux feuilles de verre (1 ).
3. Collecteur solaire selon la revendication 1 ou 2, comprenant une seule feuille de verre (1 ) et un cadre métallique (2), le cadre métallique (2) étant muni d'un fond (20) et le bord libre (21 ) du cadre métallique (2) étant scellé à la feuille de verre (1 ).
4. Collecteur solaire selon la revendication 1 ou 2, comprenant deux feuilles de verre (1 ) et un cadre métallique (8), les bords (81 ) du cadre métallique (8) étant scellés à chacune des deux feuilles de verre (1 ).
5. Collecteur solaire selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la ou les feuille(s) de verre (1 ) est (sont) trempée(s).
6. Collecteur solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, le collecteur solaire étant sous vide.
7. Collecteur solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la feuille de verre (1 ) est en verre extra-clair.
8. Collecteur solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la feuille de verre (1 ) est munie d'une couche anti-reflet.
9. Collecteur solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel chaque feuille de verre (1 ) est assemblée à une feuille de verre supplémentaire via un intercalaire polymérique pour constituer un vitrage feuilleté.
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