FR2514873A1 - Flat solar collector - using flat box made of cellular polymer, so collector has low wt. and may form channels through which heat transfer fluid is circulated - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention a pour objet un capteur solaire plan.The present invention relates to a flat solar collector.
Ce type de capteur est principalement constitué de manière connue par un coffre ou caisson par une paroi de couverture transparente au rayonnement solaire pour créer un effet de serre, par des gaine ou conduites de circulation d'un fluide caloporteur, disposées dan le coffre ou caisson sous la paroi de couverture, pourvues d'un revêtement noir pour absorber l'effet calorifique du rayonnement solaire qu'elles transmettent au fluide caloporteur.This type of sensor is mainly constituted in a known manner by a chest or box by a cover wall transparent to solar radiation to create a greenhouse effect, by sheaths or conduits for circulation of a heat transfer fluid, arranged in the chest or box under the cover wall, provided with a black coating to absorb the heat effect of the solar radiation which they transmit to the heat transfer fluid.
Ces gaines ou conduites sont généralement formées entre deux feuil les métalliques plaquées l'une contre l'autre ou par des éléments tubulaires associes à des collecteurs.These sheaths or pipes are generally formed between two sheets of metal plated against one another or by tubular elements associated with collectors.
De par la conception des gaines ou conduites, les capteurs de ce tyie présentent une inertie thermique qui diminue et retarde les échanges de chaleur entre la surface absorbante et le fluide caloporteur.Due to the design of the sheaths or conduits, the sensors of this type have a thermal inertia which reduces and delays the heat exchanges between the absorbent surface and the heat transfer fluid.
Pour réduire les pertes thermiques au niveau des gaines ou condui tes - les capteurs sont dotés de moyens d'isolation ce qui accroît d'une manière sensible leur coût sans atteindre les résultats escomptés. To reduce heat losses at the ducts or pipes - the collectors are fitted with insulation means which significantly increases their cost without achieving the expected results.
On sait également que de tels capteurs peuvent être montés en toiture d'un bâtiment.It is also known that such sensors can be mounted on the roof of a building.
Pour cela leurs caractéristiques techniques doiyents être t-eltes qutils puissent supporter sans peine les mêmes charges que la toiture.For this their technical characteristics must be so that they can easily bear the same loads as the roof.
A cet effet, les capteurs de l'art antérieur sont renforcés en plusieurs points ce qui accroit leur poids et necessite donc le rencorcement des supports des éléments de couverture du toit.To this end, the sensors of the prior art are reinforced at several points which increases their weight and therefore requires the reinforcement of the supports of the roof covering elements.
I1 est à noter également que pour la pose de ces capteurs, l'hom- me de l'art doit prévoir l'installation d'un élément d'étanchéité aux eaux de ruissèlement différent de ceux normalement employés par les couvreurs. It should also be noted that, for the installation of these sensors, a person skilled in the art must provide for the installation of a leak-proofing element different from that normally used by roofers.
La présente invention a pour objet de pallier aux inconvénients, précédemment énoncés par la mise en oeuvre d'un capteur solaire d'un rendement accru, léger et auto-portant et ne necessitant que des moyens traditionnels pour sa mise en place en toiture.The object of the present invention is to overcome the drawbacks previously stated by the use of a solar collector of increased efficiency, light and self-supporting and requiring only traditional means for its installation on the roof.
A cet effet, le capteur selon l'invention se caractérise essentiel lement en ce que son coffre est constitué par moulage d'une matièr synthétique ou plastique alvéolaire: armée de faible conduction thermique pour isoler les gaines ou conduites de circulation du fluide caloporteur, pour qu'il constitue isolation entre le:bati- ment et le milieu extérieur et pour qutil puisse supporter les mêmes charges que la toiture sans renforcement de la charpente.To this end, the sensor according to the invention is essentially characterized in that its trunk is formed by molding a synthetic or cellular plastic material: armed with low thermal conduction to isolate the sheaths or pipes for circulation of the heat-transfer fluid, to that it constitutes insulation between the building and the outside environment and so that it can support the same loads as the roof without reinforcing the frame.
Selon une autre caractéristique de l'inoention, le coffre est constitué par du polyuréthane et reçoit une armature métallique.According to another characteristic of the invention, the chest is made of polyurethane and receives a metal frame.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaitront à la lecture de la description d'une forme de réalisation préférentielle én se référant aux dessins annexés en lesquels - La figure 1 est une vue de dessus du caisson selon l'invention, - La figure 2 est une vue en coupe transversale du capteur selon l'inxention, - les figures 3 à 5 sont respectivement des vues en coupe-du
caisson suivant les lignes AA,BB, CC de la figure 1, - La figure 6 est une vue en coupe d'une seconde forme de réalisa-
tion du capteur selon ltinvention. Other advantages and characteristics of the invention will appear on reading the description of a preferred embodiment with reference to the accompanying drawings in which - Figure 1 is a top view of the box according to the invention, - The Figure 2 is a cross-sectional view of the sensor according to the invention, - Figures 3 to 5 are respectively sectional views of the
box along the lines AA, BB, CC of Figure 1, - Figure 6 is a sectional view of a second embodiment
tion of the sensor according to the invention.
Tel que représenté, le capteur selon l'invention comporte un caisson 1, au moins une surface absorbante 2 ou absorbeur, au moins une gaine 3 ou conduite de circulation d'un fluide caloporteur, au moins une couverture 4 transparente au rayonnement solaire disposée au dessus de la surface absorbante pour délimiter avec celle-ci une chambre dans laquelle se crée un effet de serre.As shown, the sensor according to the invention comprises a box 1, at least one absorbent surface 2 or absorber, at least one sheath 3 or pipe for circulation of a heat-transfer fluid, at least one cover 4 transparent to solar radiation disposed at the above the absorbent surface to delimit therewith a chamber in which a greenhouse effect is created.
Le caisson 1 est constitué par exemple par moulage d'une matière synthétique ou plastique alvéolaire de faible conduction thermique par exemple du polyuréthane afin de constituer écran aux échanges de chaleur entre le batiment ou il se pose et le milieu~ extérieur et pour isoler thermiquement les gaines 3.The box 1 is constituted for example by molding of a synthetic material or cellular plastic of low thermal conduction for example of polyurethane in order to constitute screen with the exchanges of heat between the building where it arises and the outside environment and to thermally insulate the sheaths 3.
La matière synthétioue du caisson englobe des inserts constituant armature et est répartie en sorte de ménager des évidements 1A constituant les gaines 3 de circulation du fluide caloporteur et/ ou constituant des logements à un circuit d'un fluide caloporteur.The synthetic material of the box includes inserts constituting the frame and is distributed so as to provide recesses 1A constituting the sheaths 3 for circulation of the heat transfer fluid and / or constituting housings in a circuit of a heat transfer fluid.
Selon un exemple préférentiel de réalisation, le caisson est de forme rectangulaire et ses inserts sont constitués par une armature métallique 5 interne noyée dans sa masse et par des nervures ou lattes externes permettant la fixation par agrafage, clouage ou autres procédées des différents éléments du capteur.According to a preferred embodiment, the box is rectangular in shape and its inserts are formed by an internal metal frame 5 embedded in its mass and by external ribs or slats allowing the fixing by stapling, nailing or other processes of the various elements of the sensor. .
Comme on le comprend ces aménagements assurent au capteur une bonne résistance et celui-ci peut supporter sans risque de cassure les mêmes charges que la toiture.As can be understood, these arrangements provide the sensor with good resistance and the latter can bear the same loads as the roof without risk of breakage.
En outre, l'emploi d'une matière plastique permet la réalisation d'un capteur particulièrement léger ce qui élimine la pose d'organe de renforcement des supports des éléments de couverture de la toiture.In addition, the use of a plastic material makes it possible to produce a particularly light sensor, which eliminates the installation of a member for reinforcing the supports of the roof covering elements.
Comme on peut le seoir aux figures jointes, le caisson comporte des nervures périphériques 6,7,8,et 9, de même hauteur disposées de part et d'autre de son épaisseur.As can be seen from the attached figures, the box has peripheral ribs 6,7,8, and 9, of the same height arranged on either side of its thickness.
Parallèlement à son grand axe, le caisson 1 est doté d'au moins une nervure 10, de même hauteur que les autres, disposée également de part et d'autre de son épaisseur.Parallel to its major axis, the box 1 is provided with at least one rib 10, of the same height as the others, also arranged on either side of its thickness.
De préférence cette nervure est constituée par une latte en bois
incluse dans le moule de fabrication du coffre avant ltinjection de la matière plastique.Preferably this rib is constituted by a wooden slat
included in the manufacturing mold of the trunk before the injection of the plastic material.
Comme on peut le voir en fig.l, le capteur comporte deux nervures 10 disposées avec les nervures 6 et 8 à intervalle régulier et qui délimittent avec celles-ci d'un cOté du caisson les évidements ou logement 1A.As can be seen in fig.l, the sensor has two ribs 10 disposed with the ribs 6 and 8 at regular intervals and which delimit therewith on one side of the box the recesses or housing 1A.
Le coffre et ses nervures sont revêtus d'une feuille de protection de préférence en aluminium pour éviter la détérioration des surfaces lors d'un choc.The trunk and its ribs are coated with a protective sheet, preferably made of aluminum to avoid deterioration of the surfaces during an impact.
En outre, cette feuille a pour but de réfléchir le rayonnement calorifique pour protéger le caisson de la chaleur.In addition, the purpose of this sheet is to reflect the heat radiation to protect the box from heat.
A > -antageusement, cette feuille est disposée sur les parois du moule avant l'injection de la matière plastique pour que après solidification elle puisse adhérer aux surfaces et aux nervures du caisson. A> -antagement, this sheet is arranged on the walls of the mold before the injection of the plastic so that after solidification it can adhere to the surfaces and ribs of the box.
Comme on le comprend cette feuille constitue une enveloppe enserrant l'intégralité du caisson ce qui contribue à son renforcement.As can be understood, this sheet constitutes an envelope enclosing the entire box, which contributes to its strengthening.
Selon une première forme de réalisation comme représentée en fig2, le capteur est plus particulièrement destiné à recevoir un fluide caloporteur gazeux par exemple de l'air en circulation dans les gaines formées par les é-idements 1A. According to a first embodiment as shown in fig2, the sensor is more particularly intended to receive a gaseous heat transfer fluid, for example air circulating in the ducts formed by the elements 1A.
L'absorbeur 2 suivant cette forme de réalisation vient se poser sur les nervures du caisson et couvre les évidements 1A.The absorber 2 according to this embodiment comes to rest on the ribs of the box and covers the recesses 1A.
L'absorbeur 2 est constitué par une feuille métallique plane et les gaines ou conduites 3 debouchent dans des collecteurs 11 et 12 ménagées en extrémité du capteur.The absorber 2 consists of a flat metal sheet and the sheaths or conduits 3 open into collectors 11 and 12 formed at the end of the sensor.
L'absorbeur 2 constitué de préférence par une feuille d'aluminium de faible épaisseur, comporte une face absorbante tournée vers la lumière solaire et une face émettrice directement en contact avec le fluide caloporteur.The absorber 2 preferably consisting of a thin aluminum sheet, has an absorbent face facing the sunlight and an emitting face directly in contact with the heat transfer fluid.
Le revêtement noir de la face absorbante est obtenu par pulverisa- tion dtun corps poudreux noir et d'un agglomerallt en suspension dans une résine transparente au rayonnement solaire pour adhérer à la face de l'absorbeur.The black coating of the absorbent face is obtained by spraying a black powdery body and an agglomerate suspended in a resin transparent to solar radiation to adhere to the face of the absorber.
Selon un exemple préférentiel de réalisation, le corps poudreux est du graphite et l'agglomérant du silicate de soude.According to a preferred embodiment, the powdery body is graphite and the agglomerating soda ash.
La résine est avantageusement constituée par une résine acrylique et le solvant par du chlorure de méthylène.The resin is advantageously constituted by an acrylic resin and the solvent by methylene chloride.
A titre purement indicatif le graphite et le silicate de soude sont mélangés l'un à l'autre dans une proportion de un pour quatre.By way of indication only, graphite and sodium silicate are mixed with one another in a proportion of one to four.
Ces différents constituants permettent de former un revêtement particulièrement adhérent sur des supports métalliques et donc sur la feuille d'aluminium et présentant un pouvoir d'absorbtion particulièrement élevé.These various constituents make it possible to form a particularly adherent coating on metal supports and therefore on the aluminum foil and having a particularly high absorbing power.
En outre, l'absarbeur tel que décrit présente l'davantage d'assurer le transfert de chaleur entre sa face absorbante et le fluide caloporteur sans perte et sans aucun retard gracie à la minceur de la feuille d'aluminium.In addition, the absorber as described has the advantage of ensuring the transfer of heat between its absorbent face and the heat transfer fluid without loss and without any delay due to the thinness of the aluminum foil.
Il est à noter également que les constituant du revêtement permettent de raidir la feuille d'aluminium ce qui lui assure un maintien correct entre les nervures.It should also be noted that the components of the coating make it possible to stiffen the aluminum sheet, which ensures that it is properly held between the ribs.
Comme dit précédemment, les gaines 3 reçoivent un fluide caloporteur gazeux par exemple de l'air.As said previously, the sheaths 3 receive a gaseous heat transfer fluid, for example air.
Ce fluide entre dans le capteur par deux orifices 13 ménagées dans l'énaisseur du collecteur il et sort de celui-ci par un orifice 14 ménage dans l'épaisseur du collecteur 12.This fluid enters the sensor through two orifices 13 formed in the thickness of the collector 11 and leaves therefrom through an orifice 14 formed in the thickness of the collector 12.
Comme on peut le voir aux fig.l,4 et 5 ces collecteurs sont constitubs chacun par un évidement ménagé en extrémité du capteur paral logement aux nervures 9 et 7. As can be seen in fig.l, 4 and 5 these collectors are each constituted by a recess formed at the end of the paral housing sensor with ribs 9 and 7.
Le collecteur 11 est destiné à répartir l'air ou le fluide caloporteur entrant dans le capteur par les orifices 13 dans les dif ferventes gaines 3
De préférence comme on peut le voir en fig.4, le collecteur 11 est formé d'un avidement présentant deux formes creuses 15 rbunies.par une bosse 16 en regard de l'axe médian longitudinal du caisson.The manifold 11 is intended to distribute the air or the heat-transfer fluid entering the sensor through the orifices 13 in the various fervent sheaths 3
Preferably as can be seen in fig.4, the manifold 11 is formed by a recess having two hollow shapes 15 joined by a boss 16 opposite the longitudinal median axis of the box.
Les orifices d'entrez 13 sont ménagés dans les zones de ltévi- dement présentant les plus faibles épaisseur ou dans ses parties les plus creuses.The inlet holes 13 are formed in the areas of the clearance having the smallest thickness or in its hollowest parts.
Le collecteur 12 est destiné à canaliser l'air en circulation dans les gaines 3 vers l'orifice de sortie 14.The manifold 12 is intended to channel the air circulating in the ducts 3 towards the outlet orifice 14.
A cet effet; le collecteur comme on peut le voir en fig. 5 est formé par un évidement de forme en creux dont la partie la plus creuse est pourvue de l'orifice 14.For this purpose; the collector as can be seen in fig. 5 is formed by a hollow-shaped recess, the hollowest part of which is provided with the orifice 14.
Au dessus des irervures 6,7,8,9, et 10, et sur l'absorbeur 2, le capteur est équipé d'éléments longiformes assemblés entre eux pour former un support à la couverture 4 et pou assurer le maintien de l'absorbeur 2 sur les nervures.Above the grooves 6,7,8,9, and 10, and on the absorber 2, the sensor is equipped with elongate elements assembled together to form a support for the cover 4 and to ensure the maintenance of the absorber 2 on the ribs.
De préférence, la couverture, les élémeiits longiformes et l'absor- beur sont solidaires les uns des autres par des moyens de fixations de tout type connu coopérant avec les nervures du coffre 1.Preferably, the cover, the elongated elements and the absorber are secured to each other by means of fasteners of any known type cooperating with the ribs of the trunk 1.
Selon un exemple préférentiel de réalisation, les éléments longiformes sont constitués par des lattes en bois, mais il va de soi que l'on pourra prwoir des éléments en toute autre matière de faible conduction thermiques
Avantageusement, la couverture transparente 4 est du type de celle présentant une double paroi nervurée intérieurement et constituées enmatière plastique ou synthétique, ceci dans un but d'allègement du capteur.According to a preferred embodiment, the elongated elements are formed by wooden slats, but it goes without saying that we can prwoir elements in any other material of low thermal conduction
Advantageously, the transparent cover 4 is of the type of that having a double wall internally ribbed and made of plastic or synthetic material, this in order to lighten the sensor.
Selon une seconde forme de réalisation comme représentée en fig.6 le capteur est plus particulièrement destiné à recevoir un fluide caloporteur liquide, par exemple de liteau en circulation dans un circuit comportant au moins un tube 3A monté avec un absorbeur 17, dans un des logements 1A.According to a second embodiment as shown in FIG. 6, the sensor is more particularly intended to receive a liquid heat transfer fluid, for example from a circulating batten in a circuit comprising at least one tube 3A mounted with an absorber 17, in one of the housings 1A.
Ces logements sont reeouverts par la couverture 4 pour constituer une chambre dans laquelle se crée un effet de serre.These housings are reopened by the cover 4 to constitute a room in which a greenhouse effect is created.
Dans chacun des logements 1A sont disposés plusieurs moyens de posi tionnement 18 liés au caisson de l'absorbeur et de la gaine pour les maintenir écarté des parais du dit logement et de la couverture 4.In each of the housings 1A are arranged several positioning means 18 linked to the box of the absorber and of the sheath to keep them spaced from the walls of said housing and of the cover 4.
Ces moyens de positionnement par exemple des taquets sont constitubs en une matière de faible conduction thermique par exemple en bois pour éviter tout échange de chaleur entre le ou les absorbeurs 17 et les parois du logement lA. These positioning means, for example cleats, are made of a material of low thermal conduction, for example of wood, to avoid any heat exchange between the absorber (s) 17 and the walls of the housing 1A.
L'absorbeur 17 est constitué par une plaque métallique façonnée de manière à présenter au moins un logement longitudinal 19 rece avant le tube 3A et deux ailes 20 de part et d'autre du dit logement 19 disposé dans un même plan parallèle à la couverture.The absorber 17 is constituted by a metal plate shaped so as to present at least one longitudinal housing 19 rece before the tube 3A and two wings 20 on either side of said housing 19 arranged in the same plane parallel to the cover.
Liensemble absorbeur et gaine est fixé aux taquets 18par les ailes 20. The absorber and sheath assembly is fixed to the cleats 18 by the wings 20.
De préférence l'absorbeur 17 est orienté de manière à présenter un logement 19 tourné vers la couverture 4 ou disposé entre les taquets comme on peut le voir en fig.6, mais on peut prévoir ltorientation inverse consistant à disposer le dit logement 19 au dessus des dits taquets.Preferably the absorber 17 is oriented so as to present a housing 19 facing the cover 4 or disposed between the tabs as can be seen in FIG. 6, but one can provide the opposite orientation consisting in placing said housing 19 above so-called cleats.
Le logement 19 est conformé en sorte d'épouser sensiblement la forme extérieure du tube 3 dimensionné en sorte d'assurer un contact intime a-ec le dit tube 3A suivant la totalité ou une portion du pourtour de celle-ci.The housing 19 is shaped so as to substantially match the external shape of the tube 3 sized so as to ensure intimate contact with the said tube 3A along all or a portion of the periphery thereof.
Comme on le comprend dans ce cas, la face émettrice de l'absorbeur est constituée notamment par la face du logement.As is understood in this case, the emitting face of the absorber is constituted in particular by the face of the housing.
Le logement 19 est fermé par une plaque 21 en contact intime avec le tube 3A et les ailes 17- pour compléter l'échange thermique.The housing 19 is closed by a plate 21 in intimate contact with the tube 3A and the wings 17- to complete the heat exchange.
Les espaces disposés entre la gaine 3 et le logement 19 et la paroi 21 sont comblé par un matériau 22 d'importante\ capacité de conduction thermique se présentant sous une forme poudreuse mélangé de préférence à une haute. The spaces arranged between the sheath 3 and the housing 19 and the wall 21 are filled with a material 22 of high \ thermal conduction capacity which is in a powdery form preferably mixed with a high.
Cet ensemble de dispositions a pour but d'assurer un échange thermique sans perte entre l'absorbeur et le fluide caloporteur vehiculé par le tube 3A.The purpose of this set of provisions is to ensure lossless heat exchange between the absorber and the heat transfer fluid conveyed by the tube 3A.
En outre, l'épaisseur de l'absorbeur est telle qutelle permet la totalité du transfert thermique entre le dit absorbeur et le fluide caloporteur,
Le revêtement noir du même type que celui précédemment décrit est disposé sur les faces des ailes et de la plaque 21 tournées vers la couverture 4 et peut être disposé également sur la face tournée 'ers les parois du logement 1A pour absorber le rayonnement caloriçique réfléchit par la feuille de protection en aluminium.In addition, the thickness of the absorber is such that it allows all of the heat transfer between said absorber and the heat transfer fluid,
The black coating of the same type as that described above is placed on the faces of the wings and of the plate 21 facing towards the cover 4 and can also be arranged on the face turned towards the walls of the housing 1A to absorb the heat radiation reflected by the aluminum protective sheet.
Selon une forme préférentielle de réalisation représentée en fig.6 le logement 19 présente une forme demi circulaire prolongée vers la plaque 21 par une orme rectangulaire pour recevoir un tube 3A de section transversale circulaire.According to a preferred embodiment shown in fig.6 the housing 19 has a semicircular shape extended towards the plate 21 by a rectangular elm to receive a tube 3A of circular cross section.
Il va de soi que l'absorbeur peut être conformé de manière à rece voir des tubes de section transversale polygonales par exemple carre ou rectangulaire.It goes without saying that the absorber can be shaped so as to receive tubes of polygonal cross section, for example square or rectangular.
Suivant cette forme de réalisation le contact entre le tube 3A et le logement 19 se fait suivant une demi circonférence et le contact entre le dit tube et la plaque 21 se fait suivant une génératrice.According to this embodiment, the contact between the tube 3A and the housing 19 takes place along a half circumference and the contact between said tube and the plate 21 takes place along a generator.
Le capteur tel que décrit peut comporter un échange r noyé dans la masse du caisson et associé au circuit du fluide caloporteur polIr réchauffer par exemple de l'eau véhiculée par le circuit sanitaire du bâtiment.The sensor as described may include an exchange r embedded in the mass of the box and associated with the circuit of the heat transfer fluid polIr to heat for example the water conveyed by the sanitary circuit of the building.
Le capteur tel que décrit est d'un rendement accru et sa légèreté permet de l'intégrer facilement en toiture.The sensor as described is of increased efficiency and its lightness allows it to be easily integrated into the roof.
En outre un tel capteur ne necessite aucun moyen d'isolation des gaines et/ou des tubes de circulation du fluide caloporteur et constitue un écran aux échanges thermiques entre le bâtiment sur lequel il se pose et le milieu extérieur.In addition, such a sensor does not require any means of insulating the sheaths and / or the circulation tubes of the heat transfer fluid and constitutes a screen for heat exchanges between the building on which it is placed and the external environment.
I1 va de soi que la présente invention peut recevoir tous amenage- ments et toutes variantes sans pour autant sortir du cadre du présent brevet. It goes without saying that the present invention can receive all arrangements and all variants without departing from the scope of this patent.
Claims (1)
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FR8119880A FR2514873A1 (en) | 1981-10-19 | 1981-10-19 | Flat solar collector - using flat box made of cellular polymer, so collector has low wt. and may form channels through which heat transfer fluid is circulated |
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Cited By (2)
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