FR2902182A1

FR2902182A1 - MULTILAYER THERMAL ENERGY COLLECTOR DEVICE FOR PHOTONIC CONVERTER OF SOLAR RADIATION, ATMOSPHERIC RADIATION AND SPACE RADIATION

Info

Publication number: FR2902182A1
Application number: FR0605132A
Authority: FR
Inventors: Pascal Henri Pierre Fayet
Original assignee: FAYET JASMINA PASCALE
Current assignee: FAYET JASMINA PASCALE
Priority date: 2006-06-09
Filing date: 2006-06-09
Publication date: 2007-12-14
Also published as: WO2007141431A2; WO2007141431A3

Abstract

Dispositif multicouche collecteur d'énergie thermique comprenant un échangeur de chaleur (3), une couche composite de stockage en chaleur latente (2) et un convertisseur photonique (1), et exploitant au moins un procédé radiatif parmi la production de chaleur par absorption du rayonnement solaire, la production d'électricité par conversion photovoltaïque du rayonnement solaire et le refroidissement radiatif par rayonnement infrarouge sur l'espace et/ou l'atmosphère. Ce dispositif est principalement caractérisé en ce qu'il comporte, pour améliorer ses performances électriques et/ou thermiques, une ou plusieurs couches supplémentaires et en ce que la face active du convertisseur photonique possède un facteur d'émission ou de réflexion proche de 1 ou de 0 dans la « fenêtre atmosphérique [8&mum-13&mum] ».Multilayer thermal energy collecting device comprising a heat exchanger (3), a latent heat storage composite layer (2) and a photonic converter (1), and exploiting at least one radiative process among the heat production by absorption of the solar radiation, electricity production by photovoltaic conversion of solar radiation and radiative cooling by infrared radiation on space and / or atmosphere. This device is mainly characterized in that it comprises, to improve its electrical and / or thermal performance, one or more additional layers and in that the active face of the photonic converter has a transmitting or reflecting factor close to 1 or of 0 in the "atmospheric window [8 & mum-13 & mum]".

Description

La présente invention se rapporte aux dispositifs multicouches collecteursThe present invention relates to collector multilayer devices

d'énergie thermique utilisés pour alimenter la source chaude ou froide d'un échangeur de chaleur et/ou améliorer la puissance électrique fournie par un générateur photovoltaïque (PV). Elle concerne particulièrement de tels dispositifs qui fonctionnent avec une réserve thermique et qui comprennent au moins un échangeur de chaleur et un convertisseur photonique exploitant un ou plusieurs procédés radiatifs parmi la production de chaleur par absorption du rayonnement solaire, la production d'électricité par conversion photovoltaïque du rayonnement solaire et le refroidissement radiatif par ~o rayonnement infrarouge (IR) sur l'espace et/ou l'atmosphère. Les performances du refroidissement radiatif par rayonnement infrarouge sur l'espace sont d'autant plus importantes que l'atmosphère présente une grande transparence dans la bande des longueurs d'ondes photoniques 15 comprises entre 8pm et 13pm et que la quantité de chaleur qu'elle rayonne est faible. En outre, celles de la production de chaleur par absorption du rayonnement solaire ou la production d'électricité par conversion photovoltaïque du rayonnement solaire sont d'autant moins importantes que le gisement solaire est faible. 20 Il est donc connu, pour augmenter les performances des convertisseurs photoniques utilisant de tels procédés, d'implanter ces derniers dans les régions réputées sèches à ciel clair. En effet, ces régions bénéficient le plus souvent d'un gisement solaire important et d'une atmosphère présentant une grande transparence et une faible émissivité dans la bande des longueurs 25 d'ondes photoniques comprises entre 8pm et 13pm, nommée au sens de la présente invention et des revendications qui s'y rapportent fenêtre atmosphérique [8pm-13pm] . of thermal energy used to supply the hot or cold source of a heat exchanger and / or to improve the electrical power supplied by a photovoltaic generator (PV). It relates particularly to such devices which operate with a heat reserve and which comprise at least one heat exchanger and a photonic converter using one or more radiative processes among the heat production by absorption of solar radiation, the electricity production by photovoltaic conversion. solar radiation and radiative cooling by ~ o infrared radiation (IR) on space and / or atmosphere. The performance of the radiative cooling by infrared radiation on the space is all the more important that the atmosphere has a high transparency in the band of photonic wavelengths between 8 pm and 13 pm and that the amount of heat it rayon is weak. In addition, those of the heat production by absorption of the solar radiation or the electricity production by photovoltaic conversion of the solar radiation are even less important that the solar field is weak. It is therefore known, in order to increase the performance of photonic converters using such methods, to implant them in the known dry clear sky regions. Indeed, these regions most often benefit from a large solar deposit and an atmosphere with a high transparency and a low emissivity in the band of photonic wavelengths between 8pm and 13pm, named for the purposes of this present invention. invention and related claims atmospheric window [8 pm-13pm].

Il est connu, pour alimenter la source froide d'un échangeur de chaleur, 30 d'utiliser un dispositif multicouche exploitant le refroidissement radiatif par rayonnement IR sur l'espace. Ce dispositif comprend un convertisseur photonique constitué d'un panneau dont la face active rayonne vers l'espace et l'atmosphère. Ce panneau est en contact étroit avec un échangeur de chaleur de manière à optimiser les transferts de chaleur par transmission. Il convertit 35 la plus grande partie des flux d'énergie radiatifs, transmissifs et convectifs qu'il absorbe directement ou via l'échangeur, en un flux radiatif de photons possédant une longueur d'onde comprise entre 8pm et 13pm. La transparence de l'atmosphère aux photons de la fenêtre atmosphérique [8pm-13pm] diminue lorsqu'on s'écarte du zénith. Il est donc connu, pour optimiser le refroidissement radiatif par rayonnement IR sur l'espace, d'orienter la face active du convertisseur vers le zénith, car les performances du refroidissement radiatif sont d'autant plus importantes que l'atmosphère présente une grande transparence aux photons de la fenêtre atmosphérique [8pm-13pm] . to Selon l'art antérieur, les dispositifs multicouches exploitant le refroidissement radiatif sont mis en oeuvre selon deux principaux modes de réalisation. Le premier mode de réalisation concerne les dispositifs dans lesquels le flux de chaleur convectif, radiatif et transmissif absorbé directement par le 15 convertisseur ou indirectement via l'échangeur est inférieur au flux de chaleur qu'émettrait un corps noir à la température de l'air ambiant. Dans ce mode de réalisation, on utilise généralement comme convertisseur un panneau dont la face active, spectralement sélective, réfléchit le rayonnement solaire, rayonne idéalement comme un corps noir dans la 20 fenêtre atmosphérique [8pm-13pm] et réfléchit le rayonnement IR à l'extérieur de cette dernière. En outre, on limite généralement les échanges de chaleur non radiatifs entre le convertisseur et l'air ambiant à 1W/m2.K. Pour cela, il est d'usage de recouvrir le panneau d'une couche thermiquement isolante et transparente au 25 rayonnement IR au moins dans la fenêtre atmosphérique [8pm-13pm] . Cela a pour effet, sous ciel clair et sec, de limiter suffisamment les apports de chaleur radiatifs, convectifs et transmissifs absorbés directement par le convertisseur pour permettre à ce dernier de se refroidir par rayonnement infrarouge sur l'espace à une température inférieure à celle de l'air ambiant. 30 Consécutivement cela permet au convertisseur d'alimenter par transmission la source froide de l'échangeur de chaleur, car le convertisseur est en contact étroit avec ce dernier pour favoriser les transferts de chaleur par transmission. It is known, for supplying the cold source of a heat exchanger, to use a multilayer device exploiting radiative cooling by IR radiation on the space. This device comprises a photonic converter consisting of a panel whose active face radiates towards the space and the atmosphere. This panel is in close contact with a heat exchanger to optimize heat transfer by transmission. It converts most of the radiative, transmissive and convective energy fluxes that it absorbs directly or via the exchanger into a radiative flux of photons having a wavelength between 8pm and 13pm. The transparency of the photon atmosphere of the atmospheric window [8 pm-13pm] decreases when one deviates from the zenith. It is therefore known, in order to optimize the radiative cooling by IR radiation on the space, to orient the active face of the converter towards the zenith, because the performances of the radiative cooling are all the more important that the atmosphere presents a great transparency. at the photons of the atmospheric window [8 pm-13pm]. According to the prior art, multilayer devices exploiting radiative cooling are implemented according to two main embodiments. The first embodiment relates to devices in which the convective, radiative and transmissive heat flux absorbed directly by the converter or indirectly via the heat exchanger is less than the heat flux that would emit a black body at the air temperature. ambient. In this embodiment, a panel is generally used whose active, spectrally selective face reflects solar radiation, ideally radiates like a black body in the atmospheric window [8 pm-13 pm] and reflects the IR radiation at the same time. outside of the latter. In addition, the non-radiative heat exchanges between the converter and the ambient air are generally limited to 1W / m2.K. For this purpose, it is customary to cover the panel with a thermally insulating layer that is transparent to IR radiation at least in the atmospheric window [8 μm-13pm]. This has the effect, under clear and dry sky, of sufficiently limiting the radiative, convective and transmissive heat gains absorbed directly by the converter to enable it to cool by infrared radiation on the space at a temperature lower than that of Ambiant air. Subsequently, this allows the converter to transmit power to the cold source of the heat exchanger, because the converter is in close contact with the latter to promote transmission heat transfer.

Le deuxième mode de réalisation concerne les dispositifs multicouches dans 35 lesquels le flux de chaleur convectif, radiatif et transmissif absorbé par le convertisseur, directement ou via l'échangeur est supérieur au flux de chaleur qu'émettrait un corps noir à la température de l'air ambiant. Dans ce mode de réalisation, on utilise généralement un panneau dont la face active, spectralement sélective, rayonne idéalement comme un corps noir sur le spectre IR et réfléchit intégralement le rayonnement solaire. En outre, le panneau n'est pas recouvert de la couche transparente d'isolation thermique. Cela a pour effet de favoriser le refroidissement du convertisseur par convection et par transmission avec l'air ambiant mais aussi par rayonnement io IR vers l'atmosphère et vers l'espace à travers la fenêtre atmosphérique [8pm-13pm] . Les convertisseurs photoniques exploitant le refroidissement radiatif par rayonnement IR sur l'espace ont une température de fonctionnement qui dépend non seulement de la transparence de l'atmosphère dans la fenêtre 15 atmosphérique [8pm-13pm] , mais aussi de la quantité de chaleur que l'atmosphère rayonne sur le spectre IR. Ces caractéristiques spectrales dépendent principalement de la teneur en eau de l'atmosphère mais aussi de la température de cette dernière. Cela a pour effet de faire varier continuellement la température du 20 convertisseur photonique car la température de l'atmosphère varie continuellement. Consécutivement, la température de la source froide de l'échangeur thermique varie aussi car le convertisseur alimente directement cette dernière par transmission thermique. En outre lorsque le ciel est couvert ou que la teneur en eau est importante, 25 les performances du refroidissement radiatif diminuent, car l'atmosphère devient alors fortement émissive dans la fenêtre atmosphérique [8pm-13pm] . Dans ce cas le convertisseur ne peut plus généralement, alimenter la source froide en puissance suffisante. Pour s'affranchir de ces inconvénients, il est connu d'utiliser un dispositif 30 exploitant le refroidissement radiatif en vue de refroidir une réserve thermique liquide en chaleur sensible. Cette reserve thermique est refroidie par circulation forcée dans un échangeur de chaleur en contact étroit avec le convertisseur et sert de liquide caloporteur pour alimenter la source froide d'un autre échangeur de chaleur. 35 Elle permet d'une part le lissage de la température de la source froide, et d'autre part l'alimentation de cette dernière lorsque la température de l'air ambiant ou la teneur en eau de l'atmosphère sont trop importantes. Or la chaleur sensible et la densité d'un liquide sont telles qu'il est d'usage, pour lisser la température de ce dernier et assurer l'alimentation de la source froide par temps chaud ou couvert, d'utiliser des capacités thermiques nécessairement volumineuses et qui demandent en outre beaucoup d'énergie pour leur brassage. The second embodiment relates to multilayer devices in which the convective, radiative and transmissive heat flux absorbed by the converter, directly or via the heat exchanger, is greater than the heat flux emitted by a blackbody at the temperature of the ambiant air. In this embodiment, a panel is generally used whose active, spectrally selective face radiates ideally as a black body on the IR spectrum and reflects the solar radiation integrally. In addition, the panel is not covered with the transparent layer of thermal insulation. This has the effect of promoting the cooling of the converter by convection and transmission with the ambient air but also by IR radiation to the atmosphere and to the space through the atmospheric window [8 pm-13pm]. Photonic converters utilizing space-based IR radiation cooling have an operating temperature which depends not only on the transparency of the atmosphere in the atmospheric window [8 pm-13pm], but also on the amount of heat that the atmosphere radiates on the IR spectrum. These spectral characteristics depend mainly on the water content of the atmosphere but also on the temperature of the atmosphere. This has the effect of continuously varying the temperature of the photonic converter because the temperature of the atmosphere varies continuously. Subsequently, the temperature of the heat exchanger heat sink also varies because the converter feeds the heat exchanger directly by thermal transmission. In addition, when the sky is overcast or the water content is high, the performance of the radiative cooling decreases because the atmosphere becomes highly emissive in the atmospheric window [8 pm-13 pm]. In this case the converter can no longer generally supply the cold source with sufficient power. To overcome these drawbacks, it is known to use a device 30 exploiting radiative cooling to cool a liquid thermal reserve in sensible heat. This thermal reserve is cooled by forced circulation in a heat exchanger in close contact with the converter and serves as a coolant for supplying the heat sink of another heat exchanger. It allows on the one hand the smoothing of the temperature of the cold source, and on the other hand the supply of the latter when the temperature of the ambient air or the water content of the atmosphere are too great. However, the sensible heat and the density of a liquid are such that it is customary, to smooth the temperature of the latter and ensure the supply of the cold source in hot weather or covered, to use thermal capacities necessarily bulky and which also require a lot of energy for their brewing.

~o Il est connu pour alimenter la source chaude d'un échangeur thermique d'utiliser un dispositif multicouche exploitant le chauffage radiatif par absorption du rayonnement solaire. Ce dispositif comprend un convertisseur photonique constitué d'un panneau dont la face active est faiblement émissive dans le spectre IR et possède un 15 facteur d'émission qui se rapproche de celui d'un corps noir dans la bande d'émission solaire. Le panneau est orienté vers le soleil de manière à optimiser le flux d'énergie solaire incident. Cela a pour effet de favoriser l'échauffement du convertisseur, car les effets du rayonnement solaire incident provoquent un échauffement du convertisseur d'autant plus important que le flux solaire 20 incident est grand et que le spectre d'émission du convertisseur se rapproche de celui d'un corps noir dans la bande d'émission solaire. Ce panneau est en contact étroit avec un échangeur thermique de manière à optimiser le flux chaleur par transmission et à assurer ainsi l'alimentation de la source chaude de l'échangeur thermique. 25 Lorsque le flux solaire direct incident est insuffisant pour alimenter la source chaude de l'échangeur thermique, il est d'usage de concentrer le rayonnement solaire sur le convertisseur. Cela à pour effet d'augmenter la température du convertisseur car les effets du flux solaire provenant du concentrateur sont les mêmes que ceux du flux solaire direct et entraînent 30 donc un échauffement supplémentaire du convertisseur d'autant plus grand que la concentration est plus grande. Pour cela on utilise généralement, soit un panneau transparent au rayonnement solaire et gravé en échelon de Fresnel, soit un concentrateur réfléchissant le rayonnement solaire plan, parabolique ou cylindroparabolique. ~ o It is known to supply the heat source of a heat exchanger to use a multilayer device exploiting the radiative heating by absorption of solar radiation. This device comprises a photonic converter consisting of a panel whose active face is weakly emissive in the IR spectrum and has an emission factor which is close to that of a black body in the solar emission band. The panel is oriented towards the sun so as to optimize the flow of incident solar energy. This has the effect of promoting the heating of the converter, because the effects of the incident solar radiation cause a heating of the converter all the more important that the incident solar flux is large and that the emission spectrum of the converter is close to that of a black body in the solar emission band. This panel is in close contact with a heat exchanger so as to optimize the heat flow by transmission and thus ensure the supply of the heat source of the heat exchanger. When the incident direct solar flux is insufficient to supply the heat source of the heat exchanger, it is customary to concentrate the solar radiation on the converter. This has the effect of increasing the temperature of the converter because the effects of the solar flux from the concentrator are the same as those of the direct solar flux and therefore lead to additional heating of the converter all the greater as the concentration is greater. For this purpose, a panel that is transparent to solar radiation and engraved in Fresnel step is generally used, or a concentrator that reflects planar, parabolic or cylindroparabolic solar radiation.

Les convertisseurs photoniques qui exploitent le chauffage radiatif par absorption du rayonnement solaire ont une température de fonctionnement qui dépend de l'éclairement solaire incident. Cela a pour effet de faire varier continuellement la température du convertisseur, car l'éclairement solaire incident varie continuellement. Consécutivement la température de la source chaude de l'échangeur thermique varie aussi car le convertisseur alimente directement cette dernière par transmission thermique. En outre, la nuit ou par temps couvert, les performances de la conversion photothermique du rayonnement solaire sont respectivement nulles ou bien ~o très affaiblies, car l'éclairement solaire direct est nul la nuit et très faible par temps couvert. Dans ce cas, le convertisseur ne peut généralement plus alimenter la source chaude de l'échangeur thermique en puissance suffisante. Pour s'affranchir de ces inconvénients, il est connu d'utiliser un dispositif exploitant le chauffage radiatif par absorption du rayonnement solaire en vue 15 de chauffer une reserve thermique liquide en chaleur sensible. Cette reserve thermique est chauffée par circulation forcée dans un échangeur de chaleur en contact étroit avec le convertisseur et sert de liquide caloporteur pour alimenter la source chaude d'un autre échangeur. Elle permet d'une part le lissage de la température de la source chaude, et 20 d'autre part l'alimentation de cette dernière la nuit ou lorsque le ciel est couvert. Or la chaleur sensible et la densité d'un liquide sont telles qu'il est d'usage, pour lisser la température de ce dernier et assurer l'alimentation de la source chaude la nuit ou lorsque ciel est couvert, d'utiliser des capacités thermiques 25 nécessairement volumineuses et qui demandent en outre beaucoup d'énergie pour leur brassage. Par ailleurs, aux températures usuelles, la longueur d'onde des photons émis par le convertisseur est en grande partie comprise entre 8pm et 13pm. Cela a pour effet, lorsque l'atmosphère est sèche et claire, de favoriser le 30 refroidissement radiatif du convertisseur par rayonnement IR sur l'espace à travers la fenêtre atmosphérique [8pm-13pm] et consécutivement de réduire la puissance calorifique du convertisseur photonique. Photonic converters that exploit radiative heating by solar radiation absorption have an operating temperature that depends on incident solar irradiance. This has the effect of continuously varying the temperature of the converter, because incident solar irradiance varies continuously. Consecutively the temperature of the heat source of the heat exchanger also varies because the converter directly feeds the latter by thermal transmission. In addition, at night or in cloudy weather, the photothermal conversion of solar radiation is respectively zero or very weak, because the direct solar irradiance is zero at night and very low in overcast conditions. In this case, the converter can no longer supply the heat source of the heat exchanger with sufficient power. To overcome these drawbacks, it is known to use a device exploiting radiative heating by absorption of solar radiation in order to heat a liquid thermal reserve in sensible heat. This thermal reserve is heated by forced circulation in a heat exchanger in close contact with the converter and serves as a coolant for supplying the hot source of another exchanger. It allows on the one hand the smoothing of the temperature of the hot source, and on the other hand the supply of the latter at night or when the sky is covered. However, the sensible heat and the density of a liquid are such that it is customary to smooth the temperature of the latter and ensure the supply of the hot spring at night or when the sky is overcast, to use capacities necessarily large heat and which also require a lot of energy for their brewing. Moreover, at usual temperatures, the wavelength of photons emitted by the converter is largely between 8pm and 13pm. This has the effect, when the atmosphere is dry and clear, to promote the radiative cooling of the converter by IR radiation on the space through the atmospheric window [8 pm-13pm] and consecutively to reduce the calorific power of the photonic converter.

Il est connu, pour assurer la climatisation des espaces intérieurs de vie ou 35 de travail, implantés dans les régions sèches à ciel clair, d'utiliser un dispositif multicouche exploitant le refroidissement radiatif nocturne, le chauffage radiatif par absorption du rayonnement solaire et le stockage en chaleur sensible. Ce dispositif est particulièrement adapté aux régions qui sont suffisamment chaudes en été pour justifier une climatisation en réfrigération et suffisamment froides en hiver pour justifier une climatisation en chauffage. Ce dispositif comprend un convertisseur photonique, constitué d'un panneau dont la face active est orientée vers le soleil avec une inclinaison par rapport à l'horizontal de 15 pour favoriser non seulement la conversion photothermique (diurne) du rayonnement solaire, mais aussi le to refroidissement radiatif nocturne. Idéalement, on utilise une surface sélective qui rayonne comme un corps noir dans le spectre solaire et IR. Cela a pour effet de chauffer le convertisseur, le jour, par absorption du rayonnement solaire et de refroidir le convertisseur, la nuit, par rayonnement IR vers l'espace et l'atmosphère. 15 Dans le cas de la climatisation en chauffage, la réserve thermique est chauffée par circulation forcée diurne dans un échangeur de chaleur en contact étroit avec le convertisseur pour favoriser les échanges thermiques par transmission. Elle sert de liquide caloporteur pour chauffer l'espace. Elle permet le lissage de la température de la source chaude, et 20 l'alimentation de cette dernière la nuit ou lorsque le ciel est couvert. Dans le cas de la climatisation en réfrigération, la reserve thermique est refroidie par circulation forcée nocturne dans un échangeur de chaleur en contact étroit avec le convertisseur pour favoriser les échanges thermiques par transmission. Elle sert de liquide caloporteur pour refroidir l'espace. 25 Elle permet le lissage de la température de la source froide et l'alimentation de cette dernière le jour ou lorsque le ciel est couvert. Or la chaleur sensible et la densité d'un liquide sont telles qu'il est d'usage, pour lisser la température de ce dernier et assurer l'alimentation de la source chaude la nuit ou lorsque ciel est couvert, ou pour assurer l'alimentation de la 30 source froide le jour ou lorsque le ciel est couvert, d'utiliser des capacités thermiques nécessairement volumineuses et qui demandent en outre beaucoup d'énergie pour leur brassage. It is known, for the purpose of air conditioning indoor living or working spaces, located in dry, clear-sky areas, to use a multilayer device exploiting nocturnal radiative cooling, radiative heating by absorption of solar radiation and storage. in sensible heat. This device is particularly suitable for areas that are hot enough in summer to justify air conditioning in refrigeration and cold enough in winter to justify heating air conditioning. This device comprises a photonic converter, consisting of a panel whose active face is oriented towards the sun with an inclination relative to the horizontal of 15 to promote not only the photothermal (daytime) conversion of solar radiation, but also the nocturnal radiative cooling. Ideally, a selective surface that radiates as a black body in the solar and IR spectrum is used. This has the effect of heating the converter, day, by absorption of solar radiation and cool the converter at night, by IR radiation to space and atmosphere. In the case of heating air-conditioning, the heat reserve is heated by diurnal forced circulation in a heat exchanger in close contact with the converter to promote thermal exchange by transmission. It serves as a coolant to heat the space. It allows the smoothing of the temperature of the hot source, and the feeding of the latter at night or when the sky is overcast. In the case of cooling air conditioning, the thermal reserve is cooled by night forced circulation in a heat exchanger in close contact with the converter to promote heat exchange by transmission. It serves as coolant to cool the space. It allows the smoothing of the temperature of the cold source and the supply of the latter during the day or when the sky is overcast. However, the sensible heat and the density of a liquid are such that it is used, to smooth the temperature of the latter and ensure the supply of the hot spring at night or when the sky is covered, or to ensure the supply of the cold source during the day or when the sky is covered, to use necessarily large thermal capacities and which also require a lot of energy for their brewing.

Il est connu, pour alimenter la source chaude d'un échangeur de chaleur et 35 augmenter la puissance électrique d'un générateur PV, d'utiliser un dispositif multicouche exploitant la conversion photothermique et photovoltaïque du rayonnement solaire. Ce dispositif comprend un convertisseur photonique constitué d'un panneau recouvert d'au moins une cellule photovoltaïque (PV) dont la face active est orientée vers le soleil de manière à optimiser le flux d'énergie solaire incident. Les panneaux PV sont des organes coûteux et fragiles, en outre le flux solaire direct ne les amène nullement à saturation en ce qui concerne la conversion photovoltaïque. Il est donc connu, pour augmenter la puissance électrique d'un panneau ~o photovoltaïque de dimension donnée, de concentrer la lumière solaire sur la face active des cellules qui le recouvrent. Pour cela on utilise généralement, soit un concentrateur de Fresnel transparent au rayonnement solaire et/ ou un concentrateur réfléchissant le rayonnement solaire. 15 Les effets du flux solaire provenant du concentrateur sont les mêmes que ceux du flux solaire direct et entraînent donc un échauffement supplémentaire du panneau solaire d'autant plus grand que la concentration est plus grande et, consécutivement, une baisse du rendement photovoltaïque, car les performances d'une cellule se dégradent lorsque sa 20 température de fonctionnement augmente. Ce phénomène contrebalance donc l'effet de l'utilisation d'un concentrateur. Il est donc connu, pour d'une part alimenter la source chaude d'un échangeur thermique et d'autre part, pour protéger le convertisseur contre l'échauffement induit par la concentration du rayonnement solaire, d'utiliser 25 une réserve thermique liquide qui circule le jour dans un échangeur de chaleur en contact étroit avec le convertisseur de manière à favoriser les échanges thermiques par transmission. Cela a pour effet non seulement de chauffer la réserve thermique mais aussi de refroidir le convertisseur et consécutivement d'augmenter sa production d'énergie électrique. 30 Or la chaleur sensible et la densité d'un liquide sont telles qu'il est d'usage, pour lisser la température de ce dernier et assurer l'alimentation d'une source chaude, la nuit ou lorsque ciel est couvert, d'utiliser des capacités thermiques nécessairement volumineuses et qui demandent en outre beaucoup d'énergie pour leur brassage. It is known, for supplying the hot source of a heat exchanger and for increasing the electrical power of a PV generator, to use a multilayer device exploiting the photothermal and photovoltaic conversion of the solar radiation. This device comprises a photonic converter consisting of a panel covered with at least one photovoltaic cell (PV) whose active face is oriented towards the sun so as to optimize the flow of incident solar energy. PV panels are expensive and fragile, and the direct solar flux does not bring them to saturation with regard to photovoltaic conversion. It is therefore known, to increase the electrical power of a photovoltaic panel ~ o given dimension, to concentrate the sunlight on the active side of the cells that cover it. For this purpose, a Fresnel concentrator that is transparent to solar radiation and / or a concentrator that reflects solar radiation is generally used. The effects of the solar flux coming from the concentrator are the same as those of the direct solar flux and therefore lead to an additional heating of the solar panel all the greater as the concentration is greater and, consequently, a decrease in the photovoltaic efficiency, because the Cell performance degrades as its operating temperature increases. This counterbalances the effect of using a concentrator. It is therefore known, firstly to feed the heat source of a heat exchanger and secondly, to protect the converter against the heating induced by the concentration of solar radiation, to use a liquid thermal reserve which circulates during the day in a heat exchanger in close contact with the converter so as to promote thermal exchange by transmission. This has the effect not only of heating the thermal reserve but also of cooling the converter and consecutively increasing its production of electrical energy. However, the sensible heat and the density of a liquid are such that it is customary to smooth the temperature of the liquid and to supply a hot spring, at night or when the sky is overcast. use necessarily large thermal capacities and which also require a lot of energy for their brewing.

Par ailleurs, le jour, un liquide caloporteur doit circuler en permanence dans le dispositif pour refroidir le convertisseur, même lorsque l'alimentation de la source chaude de l'échangeur thermique n'est pas sollicitée. Moreover, during the day, a heat transfer liquid must circulate permanently in the device to cool the converter, even when the supply of the heat source of the heat exchanger is not requested.

Pour pallier ces inconvénients, la présente invention propose un dispositif multicouche collecteur d'énergie thermique comprenant un échangeur de chaleur, une couche composite de stockage en chaleur latente, et un convertisseur photonique, et exploitant au moins un procédé radiatif parmi la production de chaleur par absorption du rayonnement solaire, la production ~o d'électricité par conversion photovoltaïque du rayonnement solaire et le refroidissement radiatif par rayonnement infrarouge sur l'espace et/ou l'atmosphère. Ce dispositif est principalement caractérisé en ce qu'il comporte, pour améliorer ses performances électriques et/ou thermiques, une ou plusieurs couches supplémentaires et en ce que la face active du convertisseur 15 photonique possède un facteur d'émission ou de réflexion proche de 1 ou de 0 dans la fenêtre atmosphérique [8pm-13pm] . Selon une autre caractéristique, la couche de stockage en chaleur latente est un composite anisotrope composé de graphite naturel expansé (GNE) compressé et imprégné d'un matériau à changement de phase (MCP) et 20 possédant une densité énergétique d'au moins 150KJ/Kg et une conductibilité thermique d'au moins 25W/m.K dans une direction de l'espace. Elle est placée en contact étroit avec le convertisseur photonique et l'échangeur de chaleur qui sont positionnés perpendiculairement à son axe de plus grande conductibilité thermique pour favoriser les échanges de chaleur par 25 transmission. À titre d'exemple non limitatif, on peut réaliser cette couche composite de stockage en chaleur latente en épaisseur de 20cm environ, avec du graphite naturel expansé (GNE) compressé à 15OKg/m3 et imprégné d'un matériau à changement de phase tel qu'un alcane ou un mélange d'alcanes. 30 Au regard des autres capacités thermiques connues dans l'art et de même conductibilité thermique, elle présente, outre une plus grande densité énergétique, un coût moins important et une mise en oeuvre plus simple. Ces avantages, et notamment sa grande conductibilité thermique associée à sa haute densité énergétique et à un large éventail de choix de matériaux à 35 changement de phase, permettent la mise en oeuvre dans une gamme importante de températures, de systèmes de stockage thermique fixes, simples, adaptables, efficaces, et peu volumineux en comparaison des autres systèmes de stockage en chaleur sensible ou latente. Selon une autre caractéristique, l'échangeur de chaleur est un échangeur tubulaire à ailettes et à circulation forcée. Cependant l'usage d'autres types d'échangeurs de chaleur est possible comme par exemple les échangeurs à plaque, à circulation naturelle ou forcée. Selon une autre caractéristique, lorsque le dispositif est utilisé en vue d'alimenter la source chaude d'un échangeur de chaleur, le MCP contenu dans to la couche composite de stockage en chaleur latente possède une température de changement de phase supérieure à la température de la source chaude de l'échangeur de chaleur et inférieure à la température de fonctionnement du convertisseur. Selon une autre caractéristique, lorsque le dispositif est utilisé en vue 15 d'alimenter la source froide d'un échangeur de chaleur, le MCP contenu dans la couche composite de stockage en chaleur latente possède une température de changement de phase inférieure à la température de la source froide de l'échangeur de chaleur et supérieure à la température de fonctionnement du convertisseur. 20 Selon une autre caractéristique, la résistance thermique et la masse de la couche composite de stockage en chaleur latente permettent de maintenir la température du convertisseur et de l'échangeur de chaleur à un niveau le plus proche possible de la température de changement de phase du MCP. Selon une autre caractéristique, ce dispositif fonctionne dans un cycle à 25 deux temps : 1) Pour les dispositifs utilisés en vue d'alimenter la source chaude de l'échangeur de chaleur, le premier temps correspond aux périodes diurnes ensoleillées. Il est caractérisé par le stockage de la chaleur induite par l'absorption du rayonnement solaire et il est matérialisé par la fusion à 30 température constante d'une partie du MCP. Le deuxième temps correspond aux périodes nocturnes ou couvertes. Il est caractérisé par l'évacuation, via l'échangeur et le convertisseur, de la totalité de la quantité de chaleur stockée dans le premier temps, et il est matérialisé par la solidification à température constante du matériau à changement de 35 phase. 2) Pour les dispositifs utilisés en vue d'alimenter la source froide de l'échangeur de chaleur, le premier temps est caractérisé par une évacuation de chaleur par rayonnement infrarouge vers l'espace et/ou l'atmosphère et/ou convection - transmission avec l'air ambiant. Il est matérialisée par la solidification à température constante de la totalité ou d'une partie du MCP. Le deuxième temps est caractérisé par une absorption de chaleur via l'échangeur de chaleur et/ou le convertisseur. Il est matérialisé par la fusion à température constante de la totalité ou d'une partie du MCP solidifié dans le premier temps. Dans ce cas, la température de changement de phase du MCP est suffisamment importante pour permettre la solidification de ce dernier par convection -transmission avec l'air ambiant et/ou rayonnement infrarouge sur l'espace et l'atmosphère durant le premier temps. Selon un premier mode de fonctionnement lorsque la production de froid est assurée seulement par rayonnement IR sur l'espace à travers la fenêtre atmosphérique [8pm-13pm] , le flux de chaleur absorbé par le convertisseur est au moins inférieur au flux de chaleur qu'émettrait un corps noir à la température de l'air ambiant. Dans ce cas, - Le premier temps correspond aux périodes claires, sèches ou sèches et nocturnes. Durant ce temps, le flux de chaleur évacué par le convertisseur à la température de changement de phase du MCP est supérieur au flux de chaleur absorbé, via le convertisseur ou l'échangeur de chaleur, par la couche de stockage en chaleur latente. - Le deuxième temps correspond aux périodes couvertes, humides ou humides et diurnes. Durant ce temps, le flux de chaleur évacué par le convertisseur à la température de changement de phase du MCP est inférieure au flux de chaleur absorbé par la couche de stockage en chaleur latente via le convertisseur ou l'échangeur de chaleur. Selon un second mode de fonctionnement, lorsque la production de froid est assurée par rayonnement IR sur l'espace et sur l'atmosphère et par convection -transmission avec l'air ambiant, le flux de chaleur absorbé par le convertisseur est au moins supérieur au flux de chaleur qu'émettrait un corps noir à la température de l'air ambiant. To overcome these drawbacks, the present invention proposes a multilayer thermal energy collector device comprising a heat exchanger, a latent heat storage composite layer, and a photonic converter, and exploiting at least one radiative process among the heat production by absorption of solar radiation, electricity production by photovoltaic conversion of solar radiation and radiative cooling by infrared radiation on space and / or atmosphere. This device is mainly characterized in that it comprises, to improve its electrical and / or thermal performance, one or more additional layers and in that the active face of the photonic converter has a transmitting or reflecting factor close to 1 or 0 in the atmospheric window [8 pm-13pm]. According to another feature, the latent heat storage layer is an anisotropic composite composed of expanded natural graphite (GNE) compressed and impregnated with a phase change material (PCM) and having an energy density of at least 150 KJ / Kg and a thermal conductivity of at least 25W / mK in one direction of space. It is placed in close contact with the photonic converter and the heat exchanger which are positioned perpendicular to its axis of greater thermal conductivity to promote heat exchange by transmission. By way of non-limiting example, this layer of latent heat storage composite can be produced in a thickness of about 20 cm, with expanded natural graphite (GNE) compressed at 15 Kg / m 3 and impregnated with a phase change material such as an alkane or a mixture of alkanes. In view of the other thermal capacities known in the art and of the same thermal conductivity, it has, in addition to a higher energy density, a lower cost and a simpler implementation. These advantages, and in particular its high thermal conductivity associated with its high energy density and a wide range of choice of phase change materials, allow the implementation over a wide temperature range of simple, fixed thermal storage systems. adaptable, efficient, and bulky compared to other sensitive or latent heat storage systems. According to another characteristic, the heat exchanger is a tubular exchanger finned and forced circulation. However the use of other types of heat exchangers is possible such as plate heat exchangers, natural or forced circulation. According to another characteristic, when the device is used to supply the heat source of a heat exchanger, the MCP contained in the latent heat storage composite layer has a phase change temperature greater than the temperature of the heat exchanger. the heat source of the heat exchanger and less than the operating temperature of the converter. According to another characteristic, when the device is used to feed the heat sink of a heat exchanger, the MCP contained in the latent heat storage composite layer has a phase change temperature lower than the temperature of the heat exchanger. the cold source of the heat exchanger and greater than the operating temperature of the converter. According to another characteristic, the thermal resistance and the mass of the latent heat storage composite layer make it possible to maintain the temperature of the converter and of the heat exchanger at a level as close as possible to the phase change temperature of the MCP. According to another characteristic, this device operates in a two-cycle cycle: 1) For the devices used to supply the heat source of the heat exchanger, the first time corresponds to the sunny day periods. It is characterized by the storage of heat induced by the absorption of solar radiation and is materialized by the constant temperature melting of a part of the MCP. The second time corresponds to the nocturnal or covered periods. It is characterized by the evacuation, via the exchanger and the converter, of the total amount of heat stored in the first time, and is materialized by the solidification at constant temperature of the phase change material. 2) For devices used to supply the cold source of the heat exchanger, the first stage is characterized by an evacuation of heat by infrared radiation to space and / or atmosphere and / or convection - transmission with the ambient air. It is materialized by the solidification at constant temperature of all or part of the MCP. The second stage is characterized by heat absorption via the heat exchanger and / or the converter. It is materialized by the constant temperature melting of all or part of the MCP solidified in the first time. In this case, the phase change temperature of the MCP is large enough to allow solidification of the latter by convection -transmission with the ambient air and / or infrared radiation on the space and the atmosphere during the first time. According to a first mode of operation when the cold production is provided only by IR radiation on the space through the atmospheric window [8 pm-13pm], the heat flux absorbed by the converter is at least less than the heat flux that emit a black body at ambient air temperature. In this case, - The first time corresponds to the periods clear, dry or dry and nocturnal. During this time, the heat flux discharged by the converter to the phase change temperature of the MCP is greater than the heat flux absorbed, via the converter or the heat exchanger, by the latent heat storage layer. - The second time corresponds to covered periods, humid or wet and diurnal. During this time, the heat flux discharged by the converter to the phase change temperature of the MCP is lower than the heat flux absorbed by the latent heat storage layer via the converter or the heat exchanger. According to a second mode of operation, when the cold production is provided by IR radiation on space and on the atmosphere and by convection -transmission with the ambient air, the heat flux absorbed by the converter is at least greater than heat flux emitted by a black body at ambient air temperature.

Dans ce cas, Le premier temps correspond le plus souvent aux périodes nocturnes. Durant ce temps, le flux de chaleur évacué par le convertisseur à la température de changement de phase du MCP, est supérieure au flux de chaleur absorbé, via le convertisseur ou l'échangeur de chaleur, par la couche de stockage en chaleur latente. - Le deuxième temps correspond le plus souvent aux périodes diurnes. Durant ce temps le flux de chaleur évacué par le convertisseur à la température de changement de phase du MCP est inférieure au flux de chaleur absorbé par la couche de stockage en chaleur latente via le convertisseur ou l'échangeur de chaleur. 3) Lorsque le dispositif est utilisé pour alimenter la source chaude de l'échangeur de chaleur et augmenter la puissance électrique d'un générateur PV, le premier temps correspond aux périodes diurnes ensoleillées. Il est caractérisé par le stockage de la chaleur induite par absorption du rayonnement solaire et il est matérialisé par la fusion, à température constante, d'une partie du MCP. Le deuxième temps correspond aux périodes nocturnes ou couvertes. Il est principalement caractérisé par l'évacuation, via l'échangeur et/ou le convertisseur, de la totalité de la quantité de chaleur stockée dans le premier temps. Il est matérialisé par la solidification à température constante du matériau à changement de phase. Dans ce cas, le MCP contenu dans la couche composite de stockage en chaleur latente possède une température de changement de phase suffisamment importante pour permettre la solidification de cette dernière par convection - transmission avec l'air ambiant et rayonnement infrarouge sur l'espace et l'atmosphère durant le deuxième temps du cycle et lorsque les apports de chaleur sont maxima (teneur en eau et température nocturne de l'atmosphère maximum enregistrées sur le site d'implantation). 4) Lorsque le dispositif est utilisé pour alimenter la source froide de l'échangeur de chaleur et augmenter la puissance électrique d'un générateur PV, le premier temps est matérialisé par une évacuation de chaleur par rayonnement infrarouge vers l'espace et/ou l'atmosphère et/ou convection - transmission avec l'air ambiant. Il est matérialisée par la solidification à température constante de la totalité du MCP et correspond aux périodes nocturnes. Le deuxième temps correspond aux périodes diurnes et il caractérisé par une absorption de chaleur via la source froide de l'échangeur et le convertisseur, matérialisée par la fusion à température constante du MCP solidifié dans le premier temps. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description suivante présentée à titre d 'exemple non limitatif au regard des figures annexées qui représentent selon l'invention: lo - La figure 1, une vue en coupe d'un dispositif multicouche collecteur d'énergie thermique utilisé pour alimenter la source chaude d'un échangeur de chaleur tubulaire à ailettes et à circulation d'eau forcée. - La figure 2, une vue, dans les mêmes conditions, d'un dispositif 15 multicouche collecteur d'énergie thermique utilisé pour améliorer la puissance électrique fournie par un générateur PV et alimenter la source chaude d'un échangeur de chaleur tubulaire à ailettes et à circulation d'eau forcée. - La figure 3, une vue, dans les mêmes conditions, d'un dispositif 20 multicouche collecteur d'énergie thermique utilisé pour alimenter la source froide d'un échangeur de chaleur tubulaire à ailettes et à circulation d'eau forcée et où le flux de chaleur absorbé par le convertisseur durant le premier temps est inférieur au flux de chaleur qu'émettrait un corps noir à la température de l'air ambiant. 25 La figure 4, une vue, dans les mêmes conditions, d'un dispositif multicouche collecteur d'énergie thermique utilisé : a) Soit, pour alimenter de manière non simultanée la source froide ou chaude d'un échangeur de chaleur tubulaire à ailettes et à circulation d'eau forcée, 30 b) Soit pour alimenter la source froide seulement d'un échangeur de chaleur tubulaire à ailettes et à circulation d'eau forcée dans et où le flux de chaleur absorbé par le convertisseur durant le premier temps est supérieur au flux de chaleur qu'émettrait un corps noir à la température de l'air ambiant. - La figure 5, une vue, dans les mêmes conditions, d'un dispositif multicouche pour augmenter la puissance électrique fournie par un générateur PV et alimenter la source froide d'un échangeur de chaleur tubulaire à ailettes et à circulation d'eau forcée. La présente invention consiste donc à disposer la couche composite de In this case, the first time corresponds most often to the nocturnal periods. During this time, the heat flux discharged by the converter to the phase change temperature of the MCP is greater than the heat flux absorbed, via the converter or the heat exchanger, by the latent heat storage layer. - The second time most often corresponds to the diurnal periods. During this time, the heat flux discharged by the converter at the phase change temperature of the MCP is lower than the heat flux absorbed by the latent heat storage layer via the converter or the heat exchanger. 3) When the device is used to power the heat source of the heat exchanger and to increase the electric power of a PV generator, the first time corresponds to the sunny daytime periods. It is characterized by the storage of heat induced by absorption of solar radiation and it is materialized by the fusion, at constant temperature, of a part of the MCP. The second time corresponds to the nocturnal or covered periods. It is mainly characterized by the evacuation, via the exchanger and / or the converter, of the total amount of heat stored in the first time. It is materialized by the solidification at constant temperature of the phase change material. In this case, the MCP contained in the latent heat storage composite layer has a sufficiently large phase change temperature to allow the solidification of the latter by convection - transmission with the ambient air and infrared radiation on space and space. atmosphere during the second stage of the cycle and when the heat input is maximum (water content and night temperature of the maximum atmosphere recorded at the implantation site). 4) When the device is used to supply the cold source of the heat exchanger and to increase the electric power of a PV generator, the first time is materialized by an evacuation of heat by infrared radiation towards the space and / or the atmosphere and / or convection - transmission with ambient air. It is materialized by the solidification at constant temperature of the totality of the MCP and corresponds to the nocturnal periods. The second time corresponds to the diurnal periods and it is characterized by a heat absorption via the cold source of the heat exchanger and the converter, materialized by the melting at constant temperature of the solidified MCP in the first time. Other features and advantages of the invention will become clear in the following description given by way of non-limiting example with reference to the appended figures which represent according to the invention: FIG. 1, a sectional view of a device multilayer thermal energy collector used to supply the hot source of a finned tubular heat exchanger with forced water circulation. FIG. 2, a view, under the same conditions, of a multilayer thermal energy collector device used for improving the electrical power supplied by a PV generator and supplying the hot source of a finned tubular heat exchanger; forced water circulation. FIG. 3, a view, under the same conditions, of a multilayer thermal energy collector device 20 used to feed the cold source of a finned tubular heat exchanger with forced water circulation and where the flow of heat absorbed by the converter during the first time is less than the heat flux that a black body emits at the ambient air temperature. FIG. 4, a view, under the same conditions, of a multilayer thermal energy collector device used: a) either to non-simultaneously feed the cold or hot source of a finned tubular heat exchanger, and With forced water circulation, b) Either to supply the cold source only with a finned and forced-flow tubular heat exchanger in and where the heat flux absorbed by the converter during the first time is greater than to the heat flow that a black body emits at the ambient air temperature. FIG. 5, a view, under the same conditions, of a multilayer device for increasing the electric power supplied by a PV generator and supplying the cold source of a finned tubular heat exchanger with forced water circulation. The present invention therefore consists in arranging the composite layer of

stockage en chaleur latente (2) en contact étroit avec le convertisseur (1) et l'échangeur de chaleur (3) de manière à favoriser les échanges thermiques par transmission. Lorsque le dispositif multicouche est uniquement utilisé pour alimenter la source chaude de l'échangeur de chaleur (3), on utilise généralement un dispositif multicouche tel que représenté en figure 1 et comprenant comme convertisseur photonique (1) un panneau dont la face active (4) rayonne idéalement comme un corps noir dans le spectre d'émission solaire. Durant le premier temps, la face active du convertisseur (4) est orientée vers le soleil de manière à optimiser l'échauffement du convertisseur (1) par absorption du rayonnement solaire. Cela a pour effet de faire fondre la couche de stockage en chaleur latente (2), car la température de changement de phase de cette dernière (2) est inférieure à la température de fonctionnement du convertisseur (1). Parallèlement, une partie de la chaleur induite par l'absorption du rayonnement solaire au niveau du convertisseur (1) alimente aussi par transmission, via la couche de stockage en chaleur latente (2) de grande conductibilité thermique, la source chaude de l'échangeur de chaleur (3). Durant le deuxième temps, l'alimentation de la source chaude de l'échangeur de chaleur (3) est assurée par le dégagement de chaleur induit par la solidification à température constante, de la couche composite de stockage en chaleur latente (2). Pour améliorer les performances du dispositif, le convertisseur (1) comprend quatre couches supplémentaires : - La première (5) recouvre le convertisseur (1). Elle est transparente au rayonnement solaire et réfléchit le rayonnement IR. À titre d'exemple non limitatif, cette couche (5) peut être constituée d'une ou plusieurs lames d'air sec (9), d'une épaisseur de 19 mm séparées par des parois (10) de ver. Ces parois sont réalisées dans du verre transparent au rayonnement solaire. En outre, l'une d'entre elles au moins est recouverte d'un revêtement triple couches de type TiO2/Ag/TiO2 où chacune des couches présente une épaisseur de 18nm. - La seconde (6), située sous l'échangeur de chaleur est constituée d'un matériau de faible conductibilité thermique. À titre d'exemple non limitatif, 5 cette couche (6) peut être constituée de polystyrène extrudé en épaisseur de 10cm environ. Cela a pour effet de réduire les déperditions thermiques par convection, transmission avec l'air ambiant, mais aussi par rayonnement IR sur l'espace et vers l'atmosphère. Consécutivement, la puissance calorifique du dispositif est ~o augmentée. Lorsque le flux solaire direct incident est insuffisant pour alimenter la source chaude de l'échangeur thermique (3), on augmente l'éclairement solaire sur le convertisseur (1) avec une troisième couche transparente au rayonnement solaire, gravée en échelon de Fresnel (7) et installée de manière 15 à concentrer le flux solaire sur le convertisseur (1). L'usage d'autres concentrateurs est possible comme par exemple celui de concentrateurs réfléchissants plans, paraboliques ou cylindroparaboliques ou de forme différente, combinés ou non avec une lentille de Fresnel, mais ces concentrateurs sont souvent plus coûteux et plus encombrants. 20 Cela a pour effet d'augmenter la température du convertisseur (1), car les effets de flux solaire concentré sont les mêmes que ceux du flux solaire direct et provoquent un échauffement du convertisseur (1) d'autant plus grand que la concentration est grande. La nuit ou par temps couvert, les déperditions thermiques du dispositif sont 25 supérieures aux apports de chaleur et sont d'autant plus importantes que la température de changement de phase du MCP contenu dans la couche de stockage en chaleur latente (2) est élevée, que la température de l'air ambiant est faible et que l'atmosphère est sèche. Pour limiter ces déperditions thermiques et ainsi améliorer les 30 performances du dispositif, on installe sur ce dernier, durant le deuxième temps, une quatrième couche d'isolation thermique amovible (8) fabriquée dans un matériau de très faible conductibilité thermique et recouvert sur sa face intérieure (11) d'un film réfléchissant le rayonnement IR. Elle est retirée le jour, par temps clair, durant le premier temps pour assurer l'éclairement du 35 convertisseur (1) et consécutivement permettre son échauffement. latent heat storage (2) in close contact with the converter (1) and the heat exchanger (3) so as to promote thermal exchange by transmission. When the multilayer device is only used to supply the heat source of the heat exchanger (3), a multilayer device as shown in FIG. 1 is generally used and comprising, as photonic converter (1), a panel whose active face (4 ) radiates ideally as a black body in the solar emission spectrum. During the first step, the active face of the converter (4) is oriented towards the sun so as to optimize the heating of the converter (1) by absorption of solar radiation. This has the effect of melting the latent heat storage layer (2), because the phase change temperature of the latter (2) is lower than the operating temperature of the converter (1). At the same time, part of the heat induced by the absorption of solar radiation at the converter (1) also supplies, via the latent heat storage layer (2) of high thermal conductivity, the heat source of the exchanger heat (3). During the second stage, the supply of the heat source of the heat exchanger (3) is ensured by the release of heat induced by the solidification at constant temperature, the latent heat storage composite layer (2). To improve the performance of the device, the converter (1) comprises four additional layers: - The first (5) covers the converter (1). It is transparent to solar radiation and reflects the IR radiation. By way of nonlimiting example, this layer (5) may consist of one or more blades of dry air (9), a thickness of 19 mm separated by walls (10) of worm. These walls are made of transparent glass solar radiation. In addition, at least one of them is covered with a TiO 2 / Ag / TiO 2 triple-layer coating in which each of the layers has a thickness of 18 nm. - The second (6), located under the heat exchanger is made of a low thermal conductivity material. By way of non-limiting example, this layer (6) may consist of extruded polystyrene in a thickness of about 10 cm. This has the effect of reducing thermal losses by convection, transmission with ambient air, but also by IR radiation on space and to the atmosphere. Consecutively, the heat output of the device is ~ o increased. When the incident direct solar flux is insufficient to supply the heat source of the heat exchanger (3), the solar irradiance on the converter (1) is increased with a third layer, transparent to solar radiation, etched in Fresnel step (7). ) and arranged to concentrate the solar flux on the converter (1). The use of other concentrators is possible, for example that of flat, parabolic or cylindroparabolic reflective concentrators or of different shape, combined or not with a Fresnel lens, but these concentrators are often more expensive and more cumbersome. This has the effect of increasing the temperature of the converter (1), because the effects of concentrated solar flux are the same as those of the direct solar flux and cause a heating of the converter (1), the greater the concentration is big. At night or on a cloudy day, the thermal losses of the device are greater than the heat inputs and are all the more important that the phase change temperature of the MCP contained in the latent heat storage layer (2) is high, the ambient air temperature is low and the atmosphere is dry. To limit these heat losses and thus improve the performance of the device, it installs on the latter, during the second time, a fourth layer of removable thermal insulation (8) made of a material of low thermal conductivity and covered on its face interior (11) of a film reflecting the IR radiation. It is removed during the day, in clear weather, during the first time to ensure the illumination of the converter (1) and consecutively allow its heating.

Dans une variante, lorsque le dispositif est utilisé non seulement pour alimenter la source chaude de l'échangeur de chaleur (3) mais aussi pour augmenter la puissance électrique d'un générateur PV, on utilise généralement un dispositif multicouche tel que représenté en figure 2, et comprenant comme convertisseur photonique (1) un panneau de faible resistance thermique dans son épaisseur recouvert d'une ou plusieurs cellules PV dont la face active est orientée de manière à optimiser l'éclairement solaire incident. Ce convertisseur photonique (1) est un organe coûteux et fragile. En outre to le flux solaire direct ne l'amène nullement à saturation en ce qui concerne la conversion photovoltaïque. Il est donc connu, pour augmenter sa puissance électrique de concentrer la lumière solaire sur la face active des cellules qui le recouvrent. Pour cela on utilise une couche transparente au rayonnement solaire 15 gravée en échelon de Fresnel (7), et installée de manière à concentrer le flux solaire sur le convertisseur (1). L'usage d'autres concentrateurs est possible comme par exemple celui de concentrateurs réfléchissants plans, paraboliques ou cylindroparaboliques ou de forme différente, combinés ou non avec une lentille de Fresnel, mais ces concentrateurs sont souvent plus coûteux et plus 20 encombrants. Cela a pour effet d'augmenter la température du convertisseur (1) car les effets de flux solaire concentré sont les mêmes que ceux du flux solaire direct et provoquent un échauffement du convertisseur (1) d'autant plus grand que la concentration est grande. Cela permet donc au convertisseur (1) (dans la 25 limite de sa température maximale de fonctionnement) d'alimenter la source chaude de l'échangeur de chaleur (3) et de produire de l'électricité. Cependant, lorsqu'on augmente la concentration du flux solaire sur le convertisseur (1), le rendement photovoltaïque de ce dernier diminue, car les performances d'une cellule PV se dégradent lorsque sa température de 30 fonctionnement augmente. Toutefois le convertisseur (1) peut être exploité avantageusement pour alimenter la source chaude de l'échangeur de chaleur (3). En effet, la chute de rendement induite par l'échauffement nécessaire du convertisseur (1) pour alimenter la source chaude de l'échangeur de chaleur (3) peut être largement contrebalancer par une augmentation supplémentaire 35 du taux de concentration du rayonnement solaire sur le convertisseur (1), à condition que ce dernier (1) soit protégé contre l'échauffement supplémentaire induit par cette augmentation : Durant le premier temps, le convertisseur (1) est orienté vers le soleil de manière à optimiser son éclairement. Ce dernier (1) s'échauffe donc rapidement par absorption du rayonnement solaire jusqu'à la température de changement de phase du MCP contenu dans la couche de stockage en chaleur latente (2). Lorsqu'il atteint cette température, le MCP entre en fusion à température constante. Cela à pour effet de ralentir considérablement l'échauffement du convertisseur (1), car la resistance thermique et la masse de la couche composite de stockage en chaleur latente (2) permettent de maintenir la température du convertisseur à un niveau proche de la température de changement de phase du MCP. Parallèlement, une partie de la chaleur induite par l'échauffement de la face active (4) du convertisseur (1) alimente aussi par transmission via la couche composite de stockage en chaleur latente (2) de faible résistance thermique, la source chaude de l'échangeur de chaleur (3). Durant le deuxième temps, lorsque le convertisseur (1) n'est pas suffisamment éclairé pour s'échauffer à une température supérieure à la température de changement de phase de la couche composite de stockage en chaleur latente (2), cette dernière (2) se solidifie en cédant de la chaleur à par convection, transmission et rayonnement via l'échangeur de chaleur (3) et le convertisseur (1). Pour améliorer les performances thermiques du dispositif, le convertisseur (1) comprend généralement deux couches supplémentaires : - La première est une couche d'isolation thermique amovible (8) qui recouvre la face active du dispositif durant le deuxième temps et lorsque la quantité de chaleur évacuée via l'échangeur est suffisante pour solidifier à elle seule la couche de stockage en chaleur latente (2). Cette couche d'isolation thermique amovible (8) est recouverte sur sa face intérieure (11) d'un film réfléchissant le rayonnement IR et elle est fabriquée dans un matériau de très faible conductibilité thermique. Cela a pour effet de limiter les déperditions thermiques par convection et transmission avec l'air ambiant, et par rayonnement IR vers l'espace et vers l'atmosphère. Consécutivement cela permet de réserver une plus grande partie du dégagement de chaleur induit par la solidification de la couche composite de stockage en chaleur latente (2) à l'alimentation de la source chaude de l'échangeur thermique (3). La couche d'isolation thermique amovible (8) est retirée le jour, durant le premier temps, pour assurer l'éclairement du convertisseur et consécutivement permettre son échauffement et la production d'énergie électrique optimisée. - La seconde (6) est située sous l'échangeur de chaleur (3). Elle est fixe dans ce cas, et constituée d'un matériau de faible conductibilité thermique. À titre d'exemple non limitatif, cette couche (6) peut être constituée de polystyrène extrudé en épaisseur de 10cm. ~o Cela a pour effet de réduire les déperditions thermiques via l'échangeur (3) par convection et transmission avec l'air ambiant. Consécutivement cela permet d'augmenter la quantité de chaleur alimentant la source chaude de l'échangeur (3). Pour améliorer les performances électriques du dispositif, la face active du 15 convertisseur (4) possède un facteur d'émission proche de 1 en particulier dans la fenêtre atmosphérique [8pm-13pm] . Pour cela, les cellules PV du convertisseur (1) sont recouvertes, sur leur face active, d'un film de protection transparent au rayonnement solaire et fortement émissif du rayonnement IR en particulier dans la fenêtre atmosphérique [8pm-13pm] . La panneau 20 concentrateur de Fresnel (7) est alors transparent non seulement au rayonnement solaire, mais aussi au rayonnement IR en particulier dans fenêtre atmosphérique [8pm-13pm] . Son épaisseur est la plus fine possible de manière à augmenter sa transparence, car cette dernière diminue quand son épaisseur augmente. En outre, l'air ambiant peut généralement 25 circuler librement entre le convertisseur et le panneau concentrateur de Fresnel (7). À titre d'exemples non limitatifs, on peut réaliser ce panneau (7) à partir de polyéthylène haute densité et recouvrir la face active des cellules PV avec un film de polyvinylfluoride en épaisseur de 12,5pm ; en outre, le panneau 30 concentrateur de Fresnel (7) présente généralement, sur ses cotés, des orifices d'un diamètre de 3cm tous les 10cm pour laisser circuler l'air ambiant. Cela a pour effet de favoriser le refroidissement du convertisseur (1) par rayonnement IR sur l'espace et sur l'atmosphère et par convection et transmission avec l'air ambiant. Consécutivement, pour une température de 35 fonctionnement donnée du convertisseur (1), cela permet une augmentation supplémentaire du flux solaire concentré en vue d'augmenter la puissance électrique fournie par le convertisseur (1). En outre, lorsque la source chaude de l'échangeur de chaleur (3) est insuffisamment sollicitée durant le deuxième temps pour assurer la solidification de la couche de stockage en chaleur latente (2), le dispositif n'est pas recouvert de la couche amovible d'isolation thermique (8). Cela permet au convertisseur (1) de se refroidir par rayonnement IR sur l'espace et sur l'atmosphère et par convection - transmission avec l'air ambiant et consécutivement d'assurer la solidification de la couche composite de stockage en chaleur latente (2), car la température de changement de phase du MCP est suffisamment importante pour permettre la solidification de cette dernière par convection - transmission avec l'air ambiant et rayonnement infrarouge sur l'espace et l'atmosphère. In a variant, when the device is used not only to supply the heat source of the heat exchanger (3) but also to increase the electrical power of a PV generator, a multilayer device is generally used as represented in FIG. and comprising as a photonic converter (1) a panel of low thermal resistance in its thickness covered with one or more PV cells whose active face is oriented so as to optimize the incident solar irradiance. This photonic converter (1) is an expensive and fragile organ. In addition, the direct solar flux does not bring it to saturation with respect to photovoltaic conversion. It is therefore known to increase its electrical power to focus the sunlight on the active side of the cells that cover it. For this purpose, a Fresnel-etched solar radiation transparent layer 15 (7) is used which is installed so as to concentrate the solar flux on the converter (1). The use of other concentrators is possible, for example that of flat, parabolic or cylindroparabolic reflective concentrators or of different shape, combined or not with a Fresnel lens, but these concentrators are often more expensive and more bulky. This has the effect of increasing the temperature of the converter (1) because the effects of concentrated solar flux are the same as those of the direct solar flux and cause a heating of the converter (1) even larger than the concentration is large. This therefore allows the converter (1) (within the limit of its maximum operating temperature) to supply the heat source of the heat exchanger (3) and to produce electricity. However, when increasing the concentration of the solar flux on the converter (1), the photovoltaic efficiency of the latter decreases, because the performance of a PV cell degrades when its operating temperature increases. However, the converter (1) can be exploited advantageously to supply the heat source of the heat exchanger (3). Indeed, the drop in efficiency induced by the necessary heating of the converter (1) to feed the heat source of the heat exchanger (3) can be largely counterbalanced by a further increase in the concentration of solar radiation on the converter (1), provided that the latter (1) is protected against the additional heating induced by this increase: During the first time, the converter (1) is oriented towards the sun so as to optimize its illumination. The latter (1) heats up rapidly by absorption of solar radiation to the phase change temperature of the PCM contained in the latent heat storage layer (2). When it reaches this temperature, the MCP melt at constant temperature. This has the effect of considerably slowing the heating of the converter (1), because the thermal resistance and the mass of the latent heat storage composite layer (2) make it possible to maintain the temperature of the converter at a level close to the temperature of the converter. phase change of the MCP. At the same time, a part of the heat induced by the heating of the active face (4) of the converter (1) also feeds via transmission via the latent heat storage composite layer (2) of low thermal resistance, the hot source of the heat exchanger (3). During the second stage, when the converter (1) is not sufficiently illuminated to heat up to a temperature greater than the phase change temperature of the latent heat storage composite layer (2), the latter (2) solidifies by giving off heat by convection, transmission and radiation via the heat exchanger (3) and the converter (1). To improve the thermal performance of the device, the converter (1) generally comprises two additional layers: - The first is a removable thermal insulation layer (8) which covers the active face of the device during the second time and when the amount of heat evacuated via the exchanger is sufficient to solidify alone the latent heat storage layer (2). This removable thermal insulation layer (8) is covered on its inner face (11) with a film reflecting IR radiation and is made of a material of low thermal conductivity. This has the effect of limiting thermal losses by convection and transmission with ambient air, and by IR radiation to space and to the atmosphere. Consecutively this makes it possible to reserve a greater part of the heat release induced by the solidification of the latent heat storage composite layer (2) to the supply of the hot source of the heat exchanger (3). The removable thermal insulation layer (8) is removed during the day, during the first time, to ensure the illumination of the converter and consecutively allow its heating and the production of optimized electrical energy. - The second (6) is located under the heat exchanger (3). It is fixed in this case, and consists of a low thermal conductivity material. By way of non-limiting example, this layer (6) may consist of extruded polystyrene in a thickness of 10 cm. ~ o This has the effect of reducing heat losses via the exchanger (3) by convection and transmission with ambient air. As a result, it increases the amount of heat supplied to the heat source of the heat exchanger (3). To improve the electrical performance of the device, the active face of the converter (4) has an emission factor close to 1, in particular in the atmospheric window [8 pm-13 pm]. For this purpose, the PV cells of the converter (1) are covered, on their active side, with a protective film that is transparent to solar radiation and highly emissive to IR radiation, in particular in the atmospheric window [8 μm-13pm]. The Fresnel concentrator panel (7) is then transparent not only to solar radiation, but also to IR radiation, particularly in the atmospheric window [8 μm-13pm]. Its thickness is as thin as possible so as to increase its transparency, because the latter decreases as its thickness increases. In addition, the ambient air can generally flow freely between the converter and the Fresnel concentrator panel (7). By way of nonlimiting examples, this panel (7) can be made from high density polyethylene and cover the active face of the PV cells with a polyvinylfluoride film at a thickness of 12.5 μm; in addition, the Fresnel concentrator panel (7) generally has, on its sides, orifices with a diameter of 3 cm every 10 cm to circulate the ambient air. This has the effect of promoting the cooling of the converter (1) by IR radiation on the space and on the atmosphere and by convection and transmission with the ambient air. Subsequently, for a given operating temperature of the converter (1), this allows a further increase of the concentrated solar flux to increase the electric power supplied by the converter (1). In addition, when the heat source of the heat exchanger (3) is insufficiently stressed during the second time to ensure the solidification of the latent heat storage layer (2), the device is not covered with the removable layer thermal insulation (8). This allows the converter (1) to cool by IR radiation on the space and the atmosphere and convection - transmission with the ambient air and consecutively to solidify the composite latent heat storage layer (2). ), because the phase change temperature of the MCP is large enough to allow the solidification of the latter by convection - transmission with ambient air and infrared radiation on the space and the atmosphere.

Dans une autre variante, lorsque le dispositif est uniquement utilisé pour alimenter la source froide de l'échangeur thermique (3) et que le flux de chaleur absorbé durant le premier temps par le convertisseur (1) est inférieur au flux de chaleur qu'émettrait un corps noir à la température de l'air ambiant, on utilise généralement un dispositif multicouche tel que représenté en figure 3 et comprenant comme convertisseur photonique (1) un panneau dont la face active (4), spectralement sélective, rayonne idéalement comme un corps noir dans la fenêtre atmosphérique [8pm-13pm] et réfléchit le rayonnement infrarouge et solaire à l'extérieur de cette fenêtre. À titre d'exemple non limitatif, on peut utiliser comme convertisseur (1) un panneau d'aluminium poli dont la face active est recouverte d'une couche de monoxyde de silicium (SIO) en épaisseur de 1pm. Durant le premier temps, la face active du convertisseur (4) est orientée le plus possible vers le zénith pour optimiser le refroidissement radiatif. Cette dernière (4) se refroidit rapidement par rayonnement IR sur l'espace à travers la fenêtre atmosphérique [8pm-13pm] jusqu'à la température de changement de phase du MCP contenu dans la couche de stockage en chaleur latente (2). Lorsqu'il atteint cette température, le MCP entre en solidification à température constante. Parallèlement, une partie du froid induit par rayonnement IR sur l'espace alimente aussi par transmission, via la couche de stockage en chaleur latente (2) de faible resistance thermique, la source froide de l'échangeur de chaleur (3). Pour améliorer les performances du dispositif, le convertisseur (1) comprend généralement trois couches supplémentaires : - La première (5) recouvre le convertisseur (1). Elle est transparente au rayonnement IR au moins dans la fenêtre atmosphérique [8pm-13pm] . À titre d'exemple non limitatif, cette couche (5) peut être constituée de plusieurs lames d'air sec (9) d'une épaisseur de 19 mm séparées par des parois (10) transparentes à la lumière IR au moins dans la fenêtre atmosphérique [8pm-13pm] . Le nombre de lames d'air est tel que les échanges de chaleur non radiatif entre l'air ambiant et le convertisseur sont de l'ordre de 1 W/m2.K. Les parois (10) sont généralement des films de polyéthylène basse densité en épaisseur comprise entre 50 et 200 pm. - La seconde (6), située sous l'échangeur de chaleur. Elle est fixe dans ce cas, et constituée d'un matériau de faible conductibilité thermique. À titre d'exemple non limitatif, cette couche (6) peut être constituée de polystyrène extrudé en épaisseur de 10cm et recouverte sur sa face extérieure (13) d'un film réfléchissant le rayonnement infrarouge. Cela a pour effet de réduire les apports de chaleur sur le dispositif par convection, transmission avec l'air ambiant et rayonnement atmosphérique tout en permettant au convertisseur (1) d'émettre vers l'espace dans la fenêtre atmosphérique [8pm-13pm] , sous atmosphère sèche et claire, à une température inférieure à l'air ambiant. Consécutivement cela permet d'augmenter la puissance frigorifique du convertisseur. In another variant, when the device is only used to feed the cold source of the heat exchanger (3) and the heat flux absorbed during the first time by the converter (1) is less than the heat flow that emitted a black body at ambient air temperature, a multilayer device as shown in FIG. 3 is generally used and comprising as photonic converter (1) a panel whose spectrally selective active face (4) radiates ideally as a body black in the atmospheric window [8 pm-13pm] and reflects the infrared and solar radiation outside this window. By way of non-limiting example, it is possible to use as converter (1) a polished aluminum panel whose active face is covered with a layer of silicon monoxide (SIO) in thickness of 1 μm. During the first step, the active face of the converter (4) is oriented as much as possible towards the zenith to optimize the radiative cooling. The latter (4) rapidly cools by IR radiation on the space through the atmospheric window [8 pm-13pm] to the phase change temperature of the MCP contained in the latent heat storage layer (2). When this temperature is reached, the MCP solidifies at a constant temperature. At the same time, part of the cold induced by IR radiation on the space also supplies, via the latent heat storage layer (2) of low thermal resistance, the cold source of the heat exchanger (3). To improve the performance of the device, the converter (1) generally comprises three additional layers: - The first (5) covers the converter (1). It is transparent to IR radiation at least in the atmospheric window [8 pm-13pm]. By way of nonlimiting example, this layer (5) may consist of several blades of dry air (9) with a thickness of 19 mm separated by walls (10) transparent to IR light at least in the window Atmospheric [8 pm-13pm]. The number of air gaps is such that the non-radiative heat exchanges between the ambient air and the converter are of the order of 1 W / m2.K. The walls (10) are generally low density polyethylene films with a thickness of between 50 and 200 μm. - The second (6), located under the heat exchanger. It is fixed in this case, and consists of a low thermal conductivity material. By way of non-limiting example, this layer (6) may consist of extruded polystyrene 10cm thick and covered on its outer face (13) with a film reflecting infrared radiation. This has the effect of reducing the heat input to the device by convection, transmission with the ambient air and atmospheric radiation while allowing the converter (1) to emit to the space in the atmospheric window [8 pm-13pm], in a dry and clear atmosphere, at a lower temperature than the ambient air. As a result, it increases the cooling capacity of the converter.

En outre, lorsque le flux de chaleur absorbé par le convertisseur, issu du rayonnement atmosphérique et solaire et de la convection - transmission avec l'air ambiant, est supérieur au flux de chaleur qu'émettrait un corps noir à la température de changement de phase du MCP, le dispositif est recouvert d'une troisième couche d'isolation thermique amovible (8), fabriquée dans un matériau de très faible conductibilité thermique et recouverte sur sa face extérieure (12) d'un film réfléchissant le rayonnement IR et solaire. Cela a pour effet de limiter les apports de chaleur par convection et transmission avec l'air ambiant et absorption du rayonnement solaire et/ou atmosphérique. Consécutivement cela permet de réserver une plus grande partie de l'absorption de chaleur induite par la fusion de la couche de stockage en chaleur latente (2) à l'alimentation de la source froide de l'échangeur de chaleur (3). In addition, when the heat flux absorbed by the converter, resulting from the atmospheric and solar radiation and the convection - transmission with the ambient air, is greater than the heat flux that would emit a black body at the phase change temperature. of the MCP, the device is covered with a third layer of removable thermal insulation (8), manufactured in a material of low thermal conductivity and covered on its outer face (12) with a film reflecting the IR and solar radiation. This has the effect of limiting convection and transmission heat gains with the ambient air and absorption of solar radiation and / or atmospheric. Consecutively this makes it possible to reserve a greater part of the heat absorption induced by the melting of the latent heat storage layer (2) to the supply of the cold source of the heat exchanger (3).

Dans une autre variante, lorsque le dispositif est uniquement utilisé pour alimenter la source froide d'un échangeur thermique (3) et que le flux de chaleur convectif, radiatif ou transmissif absorbé pendant le premier temps par le convertisseur (1) est supérieur au flux de chaleur qu'émettrait un corps noir à la température de l'air ambiant, on utilise généralement un dispositif multicouche tel que représenté en figure 4, et comprenant comme to convertisseur (1) un panneau dont la face active (4), spectralement sélective, rayonne idéalement comme un corps noir dans la bande des longueurs d'ondes photoniques du spectre IR et réfléchit le rayonnement solaire à l'extérieur de cette bande. À titre d'exemple, on peut utiliser comme convertisseur (1) un panneau d'aluminium poli en épaisseur de 2mm et dont 15 la face active est recouverte d'une couche d'alumine (Al2O3) en épaisseur de 10pm ou 15pm. Durant le premier temps, la face active du convertisseur (4) est orientée le plus possible vers le zénith pour optimiser le refroidissement radiatif. Cette dernière (4) se refroidit rapidement jusqu'à la température de changement de 20 phase du MCP, par transmission - convection avec l'air ambiant et par rayonnement IR sur l'atmosphère et sur l'espace à travers la fenêtre atmosphérique [8pm-13pm] . Lorsqu'elle atteint cette température, le MCP entre en solidification à température constante. Parallèlement, une partie du froid induit par transmission - convection 25 avec l'air ambiant et rayonnement IR sur l'espace et l'atmosphère alimente aussi par transmission via la couche de stockage en chaleur latente (2) de faible résistance thermique, la source froide de l'échangeur de chaleur (3). En vue d'améliorer les performances du dispositif et lorsque la température de la source froide de l'échangeur de chaleur est inférieure durant le deuxième 30 temps à la température de l'air ambiant le dispositif comporte généralement deux couches supplémentaires : - la première est une couche d'isolation thermique amovible (8) qui recouvre le dispositif durant le deuxième temps lorsque la température de la source froide de l'échangeur de chaleur est 35 inférieure à la température de l'air ambiant. Elle est fabriquée dans un matériau de très faible conductibilité thermique et recouverte sur sa face extérieure (12) d'un film réfléchissant le rayonnement IR et solaire. La seconde (6) est située sous l'échangeur de chaleur et constituée d'un matériau de faible conductibilité thermique recouverte sur sa face extérieure (13) d'un film rélechissant le rayonnement infrarouge. Elle est amovible dans ce cas, et mise en place durant le deuxième temps lorsque la température de la source froide de l'échangeur de chaleur est inférieure durant à la température de l'air lo ambiant. Cela a pour effet de limiter les apports de chaleur sur le dispositif via le convertisseur (1) et l'échangeur de chaleur (3), par convection et transmission avec l'air ambiant et par absorption du rayonnement solaire et/ou atmosphérique. Consécutivement cela permet de réserver la plus grande 15 partie de l'absorption de chaleur induite par la fusion de la couche de stockage en chaleur latente (2) à l'alimentation de la source froide de l'échangeur de chaleur (3). Par ailleurs, lorsque la température de la source froide de l'échangeur de chaleur est supérieure durant les deux temps du cycle à la température de l'air 20 ambiant le dispositif ne comporte généralement pas ces deux couches supplémentaires (6) et (8). Cela a pour effet d'augmenter la puissance frigorifique du dispositif par convection et transmission avec l'air ambiant et par rayonnement infrarouge sur l'espace et l'atmosphère. 25 Dans une autre variante, lorsque le dispositif est utilisé non seulement pour alimenter la source froide d'un échangeur de chaleur (3), mais aussi pour produire de l'électricité et que le flux de chaleur convectif, radiatif ou transmissif absorbé pendant le premier temps par le convertisseur (1) est 30 supérieur au flux de chaleur qu'émettrait un corps noir à la température de l'air ambiant, on utilise généralement un dispositif multicouche tel que représenté en figure 5 et comprenant comme convertisseur photonique (1) un panneau de faible resistance thermique dans son épaisseur recouvert d'une ou plusieurs cellules PV dont la face active est orientée de manière à optimiser 35 l'éclairement solaire incident. In another variant, when the device is only used to supply the heat sink of a heat exchanger (3) and the convective, radiative or transmissive heat flux absorbed during the first time by the converter (1) is greater than the flow of heat that would emit a black body at ambient air temperature, a multilayer device as shown in FIG. 4 is generally used, and comprising as its converter (1) a panel whose spectrally selective active face (4) , ideally radiates as a black body in the photonic wavelength band of the IR spectrum and reflects solar radiation outside this band. By way of example, it is possible to use as converter (1) a polished aluminum panel with a thickness of 2 mm and whose active face is covered with a layer of alumina (Al 2 O 3) in the thickness of 10 μm or 15 μm. During the first step, the active face of the converter (4) is oriented as much as possible towards the zenith to optimize the radiative cooling. The latter (4) cools rapidly up to the phase change temperature of the MCP, by convection-convection with ambient air and by IR radiation on the atmosphere and on the space through the atmospheric window [8pm -13pm]. When it reaches this temperature, the MCP solidifies at constant temperature. At the same time, a part of the cold induced by convection-transmission with the ambient air and IR radiation on the space and the atmosphere also feeds by transmission via the latent heat storage layer (2) of low thermal resistance, the source cold of the heat exchanger (3). In order to improve the performance of the device and when the temperature of the cold source of the heat exchanger is lower for the second time at the ambient air temperature, the device generally comprises two additional layers: the first is a removable thermal insulation layer (8) which covers the device during the second time when the temperature of the cold source of the heat exchanger is lower than the temperature of the ambient air. It is manufactured in a material of low thermal conductivity and covered on its outer face (12) with a film reflecting the IR and solar radiation. The second (6) is located under the heat exchanger and consists of a low thermal conductivity material covered on its outer face (13) of a film reflecting the infrared radiation. It is removable in this case, and implemented during the second time when the temperature of the cold source of the heat exchanger is lower during the ambient air temperature lo. This has the effect of limiting the heat input to the device via the converter (1) and the heat exchanger (3), by convection and transmission with the ambient air and by absorption of solar radiation and / or atmospheric. As a result, it makes it possible to reserve the greater part of the heat absorption induced by the melting of the latent heat storage layer (2) to the supply of the cold source of the heat exchanger (3). Moreover, when the temperature of the heat exchanger heat sink is higher during the two cycle times at the ambient air temperature, the device generally does not comprise these two additional layers (6) and (8). . This has the effect of increasing the cooling capacity of the device by convection and transmission with ambient air and by infrared radiation on the space and the atmosphere. In another variant, when the device is used not only for supplying the cold source of a heat exchanger (3), but also for generating electricity and for the convective, radiative or transmissive heat flux absorbed during first time by the converter (1) is greater than the heat flow that emits a black body at the ambient air temperature, a multilayer device is generally used as shown in FIG. 5 and comprising as photonic converter (1) a panel of low thermal resistance in its thickness covered with one or more PV cells whose active face is oriented so as to optimize the incident solar irradiance.

En outre, le MCP contenu dans la couche de stockage composite (2) possède une température de changement de phase inférieure à la température normale (hors dispositif) de fonctionnement diurne du convertisseur (1). Durant le premier temps, une partie du froid produit au niveau du convertisseur (1), par rayonnement IR sur l'espace et sur l'atmosphère, et par transmission et convection avec l'air ambiant, permet la solidification du MCP et alimente aussi parallèlement par transmission, via la couche de stockage en chaleur latente (2) de faible résistance thermique, la source froide de l'échangeur de chaleur (3). ~o Durant le deuxième temps, la face active du convertisseur (1) est orientée vers le soleil de manière à optimiser son éclairement. Cette dernière (1) s'échauffe rapidement par absorption du rayonnement solaire jusqu'à la température de changement de phase du MCP contenu dans la couche de stockage en chaleur latente (2). Lorsque la face active atteint cette 15 température, le MCP (2) entre en fusion à température constante. Cela a pour effet de ralentir considérablement et de limiter l'échauffement du convertisseur (1), car la résistance thermique et la masse de la couche composite de stockage en chaleur latente (2) permet de maintenir la température du convertisseur (1) à un niveau proche de la température de 20 changement de phase du MCP. Consécutivement, son rendement augmente car les performances d'une cellule PV augmentent lorsque sa température diminue. Pour améliorer les performances thermiques et électriques du dispositif, la face active du convertisseur (4) possède un facteur d'émission proche de 1, 25 en particulier dans la fenêtre atmosphérique [8pm-13pm] . Pour cela, les cellules PV du convertisseur (1) sont recouvertes sur leur face active d'un film de protection transparent au rayonnement solaire et fortement émissif du rayonnement IR, en particulier dans la fenêtre atmosphérique [8pm-13pm] . À titre d'exemple non limitatif, on peut utiliser comme film de 30 protection du convertisseur un film de polyvinylfluoride en épaisseur de 12,5pm. Cela a pour effet de favoriser l'évacuation de la chaleur, par rayonnement IR sur l'espace et l'atmosphère et consécutivement d'augmenter la puissance frigorifique et électrique du dispositif. In addition, the MCP contained in the composite storage layer (2) has a phase change temperature lower than the normal temperature (excluding device) of daytime operation of the converter (1). During the first stage, a part of the cold produced at the converter (1), by IR radiation on the space and on the atmosphere, and by transmission and convection with the ambient air, allows the solidification of the MCP and also feeds parallel by transmission, via the latent heat storage layer (2) of low thermal resistance, the cold source of the heat exchanger (3). During the second stage, the active face of the converter (1) is oriented towards the sun so as to optimize its illumination. The latter (1) heats up rapidly by absorption of solar radiation to the phase change temperature of the PCM contained in the latent heat storage layer (2). When the active side reaches this temperature, the MCP (2) melt at constant temperature. This has the effect of considerably slowing down and limiting the heating of the converter (1), because the thermal resistance and the mass of the latent heat storage composite layer (2) makes it possible to maintain the temperature of the converter (1) at a constant temperature. level close to the phase change temperature of the MCP. As a result, its efficiency increases because the performance of a PV cell increases when its temperature decreases. To improve the thermal and electrical performance of the device, the active face of the converter (4) has an emission factor close to 1.25, in particular in the atmospheric window [8 pm-13 pm]. For this, the PV cells of the converter (1) are coated on their active side with a protective film transparent to solar radiation and highly emissive to IR radiation, in particular in the atmospheric window [8 pm-13pm]. By way of nonlimiting example, a polyvinylfluoride film having a thickness of 12.5 μm can be used as a protective film for the converter. This has the effect of promoting the evacuation of heat, IR radiation on the space and the atmosphere and consecutively to increase the refrigerating and electrical power of the device.

En outre, durant le deuxième temps, lorsque la température de la source froide de l'échangeur de chaleur est inférieure à la température de l'air ambiant le dispositif comporte généralement une couche supplémentaires (6) située sous l'échangeur de chaleur et constituée d'un matériau de faible conductibilité thermique recouverte sur sa face extérieure (13) d'un film rélechissant le rayonnement infrarouge. Elle est amovible dans ce cas, et retirée durant le premier temps. Cela a pour effet de réduire les apports de chaleur radiatif, convectif et transmissif sur l'échangeur (3) et consécutivement d'améliorer la puissance lo frigorifique du dispositif. In addition, during the second stage, when the temperature of the cold source of the heat exchanger is lower than the ambient air temperature, the device generally comprises an additional layer (6) located under the heat exchanger and constituted a material of low thermal conductivity covered on its outer face (13) of a film reflecting the infrared radiation. It is removable in this case, and removed during the first time. This has the effect of reducing the radiative heat, convective and transmissive heat exchanger on the exchanger (3) and consecutively to improve the cooling capacity of the device.

Dans une dernière variante, lorsque le dispositif est utilisé pour alimenter de manière non simultanée la source froide ou la source chaude d'un échangeur de chaleur (3), on utilise généralement un dispositif multicouche tel 15 que représenté en figure 4 et comprenant comme convertisseur photonique (1) un panneau dont la face active (4) rayonne idéalement comme un corps noir dans spectre solaire et IR. À titre d'exemple non limitatif on peut utiliser comme convertisseur une plaque de résine PPO (polyphenyleoxyde). Le convertisseur photonique (1), est orienté vers le soleil avec une inclinaison par 20 rapport à l'horizontal de 15 pour favoriser non seulement la conversion photothermique (diurne) du rayonnement solaire, mais aussi le refroidissement radiatif nocturne. Pour améliorer les performances thermiques du dispositif, ce dernier comporte généralement deux couches supplémentaires : 25 - La première est une couche d'isolation thermique amovible (8) qui recouvre le dispositif. Elle est fabriquée dans un matériau de très faible conductibilité thermique et recouverte sur sa face intérieure (11) d'un film réfléchissant le rayonnement IR et sur sa face extérieure (12) d'un film réfléchissant le rayonnement solaire. In a last variant, when the device is used to non-simultaneously supply the cold source or the heat source of a heat exchanger (3), a multilayer device as shown in FIG. photonic (1) a panel whose active face (4) radiates ideally as a black body in solar spectrum and IR. By way of non-limiting example, it is possible to use as a converter a PPO (polyphenyloxide) resin plate. The photonic converter (1) is oriented towards the sun with a horizontal inclination of 15 to favor not only the photothermal (daytime) conversion of solar radiation, but also the nocturnal radiative cooling. To improve the thermal performance of the device, the latter generally comprises two additional layers: The first is a removable thermal insulation layer (8) which covers the device. It is made of a material of very low thermal conductivity and covered on its inner face (11) with a film reflecting the IR radiation and on its outer face (12) with a film reflecting the solar radiation.

30 La seconde (6) est située sous l'échangeur de chaleur et constituée d'un matériau de faible conductibilité thermique recouverte sur sa face extérieure (13) d'un film rélechissant le rayonnement infrarouge. Elle est le plus souvent fixe dans ce cas. Lorsque le dispositif est utilisé pour alimenter la source froide de 35 l'échangeur de chaleur (3), la couche d'isolation thermique amovible (8) est disposée sur le convertisseur (1) durant le deuxième temps du cycle. Cela a pour effet de limiter les apports de chaleur sur le convertisseur (1), par absorption du rayonnement solaire et/ou du rayonnement atmosphérique. Consécutivement, cela permet de réserver une plus grande partie de l'absorption de chaleur induite par la fusion du PCM, à l'alimentation de la source froide de l'échangeur de chaleur (3). Durant le premier temps, la couche d'isolation thermique amovible (8) est retirée. Cela à pour effet de refroidir le convertisseur (1) par rayonnement IR sur l'espace et sur l'atmosphère et/ou convection et transmission avec l'air 10 ambiant. Parallèlement, une partie de la puissance frigorifique induite par le refroidissement du convertisseur (1) alimente aussi par transmission via la couche de stockage en chaleur latente (2) de grande conductibilité thermique, la source froide de l'échangeur de chaleur (3).The second (6) is located under the heat exchanger and is made of a material of low thermal conductivity covered on its outer face (13) with a film reflecting the infrared radiation. It is most often fixed in this case. When the device is used to power the cold source of the heat exchanger (3), the removable thermal insulation layer (8) is disposed on the converter (1) during the second cycle time. This has the effect of limiting the heat input to the converter (1) by absorption of solar radiation and / or atmospheric radiation. Consecutively, this makes it possible to reserve a greater part of the heat absorption induced by the melting of the PCM, in the supply of the cold source of the heat exchanger (3). During the first step, the removable thermal insulation layer (8) is removed. This has the effect of cooling the converter (1) by IR radiation on space and atmosphere and / or convection and transmission with ambient air. At the same time, a part of the refrigerating power induced by the cooling of the converter (1) also feeds, via transmission through the latent heat storage layer (2) of high thermal conductivity, the cold source of the heat exchanger (3).

15 Lorsque le dispositif est utilisé pour alimenter la source chaude de l'échangeur de chaleur (3), la face active du convertisseur (4), orientée vers le soleil s'échauffe durant le premier temps par absorption du rayonnement solaire. Cela a pour effet de faire fondre à température constante, la couche composite de stockage en chaleur latente (2), car la température de 20 changement de phase du MCP est inférieure à la température de fonctionnement du convertisseur (1). Parallèlement, une partie de la chaleur induite par l'absorption du rayonnement solaire au niveau du convertisseur (1) alimente aussi par transmission via la couche de stockage en chaleur latente (2) de grande 25 conductibilité thermique, la source chaude de l'échangeur de chaleur (3). Durant le deuxième temps, l'alimentation de la source chaude de l'échangeur thermique (3) est assurée par la solidification à température constante de la couche composite de stockage en chaleur latente (2). En vue de limiter les déperditions thermiques par convection avec l'air ambiant 30 et rayonnement vers l'espace et vers l'atmosphère, la couche d'isolation thermique amovible (8) est disposée sur le convertisseur (1) durant le deuxième temps. Cela a pour effet de réserver une grande partie du dégagement de chaleur induit par la solidification du MCP à l'alimentation de la source chaude de l'échangeur de chaleur (3). 35When the device is used to feed the heat source of the heat exchanger (3), the active face of the converter (4), directed towards the sun heats during the first time by absorption of solar radiation. This has the effect of melting the latent heat storage composite layer (2) at a constant temperature since the phase change temperature of the MCP is lower than the operating temperature of the converter (1). At the same time, part of the heat induced by the absorption of solar radiation at the converter (1) also feeds via transmission via the latent heat storage layer (2) of high thermal conductivity, the heat source of the heat exchanger heat (3). During the second stage, the supply of the heat source of the heat exchanger (3) is ensured by the solidification at constant temperature of the latent heat storage composite layer (2). In order to limit thermal losses by convection with the ambient air and radiation towards the space and towards the atmosphere, the removable thermal insulation layer (8) is placed on the converter (1) during the second stage. This has the effect of reserving a large part of the heat release induced by the solidification of the MCP to the supply of the hot source of the heat exchanger (3). 35

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif multicouche collecteur d'énergie thermique comprenant au moins un échangeur de chaleur (3), une couche composite de stockage en chaleur latente (2) et un convertisseur photonique (1) principalement caractérisé en ce que le convertisseur photonique (1) exploite un ou plusieurs procédés radiatifs parmi la conversion photovoltaïque du rayonnement solaire, la conversion photothermique du rayonnement to solaire et la conversion photothermique du rayonnement atmosphérique et du rayonnement de l'espace (refroidissement radiatif sur l'espace et l'atmosphère). A multilayer thermal energy collector device comprising at least one heat exchanger (3), a latent heat storage composite layer (2) and a photonic converter (1) mainly characterized in that the photonic converter (1) operates one or more radiative processes among photovoltaic solar radiation conversion, photothermal conversion of solar radiation and photothermal conversion of atmospheric radiation and space radiation (radiative cooling on space and atmosphere).

2. Dispositif multicouche collecteur d'énergie thermique, selon la 15 revendication 1, caractérisé en ce que la couche composite de stockage en chaleur latente (2) est un corps anisotrope d'une conductibilité thermique directionnelle d'au moins 25W/m.K, composé de graphite naturel expansé (GNE) et d'un matériau à changement de phase (MCP) d'une densité énergétique d'au moins 150KJ/Kg et d'une température de changement de 20 phase supérieure à la température de la source chaude de l'échangeur de chaleur (3) et inférieure à la température de fonctionnement du convertisseur photonique (1) lorsque le dispositif alimente la source chaude de l'échangeur de chaleur (3). 25 2. Multilayer thermal energy collector device according to claim 1, characterized in that the latent heat storage composite layer (2) is an anisotropic body of directional thermal conductivity of at least 25W / mK, composed of expanded natural graphite (GNE) and a phase change material (PCM) having an energy density of at least 150 KJ / Kg and a phase change temperature greater than the temperature of the hot source of the heat exchanger (3) and lower than the operating temperature of the photonic converter (1) when the device supplies the heat source of the heat exchanger (3). 25

3. Dispositif multicouche collecteur d'énergie thermique, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche composite de stockage en chaleur latente (2) est un corps anisotrope d'une conductibilité thermique directionnelle d'au moins 25W/m.K, composé de graphite naturel expansé (GNE) et d'un matériau à changement de phase (MCP) d'une densité 30 énergétique d'au moins 150G/Kg et d'une température de changement de phase inférieure à la température de la source froide de l'échangeur de chaleur (3) et supérieure à la température de fonctionnement du convertisseur photonique (1) lorsque le dispositif alimente la source froide de l'échangeur de chaleur (3). 35 3. Multilayer thermal energy collector device, according to claim 1, characterized in that the latent heat storage composite layer (2) is an anisotropic body of directional thermal conductivity of at least 25W / mK, composed of expanded natural graphite (GNE) and a phase change material (PCM) with an energy density of at least 150G / Kg and a phase change temperature lower than the temperature of the cold source of the heat exchanger (3) and greater than the operating temperature of the photonic converter (1) when the device supplies the cold source of the heat exchanger (3). 35

4. Dispositif multicouche collecteur d'énergie thermique, selon l'une quelconque des revendications 1, 2, ou 3, caractérisé en ce que la couche composite de stockage en chaleur latente (2) est placée en contact étroit avec le convertisseur photonique (1) et l'échangeur de chaleur (3) pour favoriser les échanges thermiques par transmission et en ce que la résistance thermique et la masse de la couche composite de stockage en chaleur latente (2) lui permettent de maintenir la température du convertisseur photonique (1) et de l'échangeur de chaleur (3) à un niveau proche de la température de changement de phase du MCP. 10 4. Multilayer thermal energy collector device according to any one of claims 1, 2, or 3, characterized in that the latent heat storage composite layer (2) is placed in close contact with the photonic converter (1). ) and the heat exchanger (3) to promote thermal exchange by transmission and in that the thermal resistance and the mass of the latent heat storage composite layer (2) allow it to maintain the temperature of the photonic converter (1). ) and the heat exchanger (3) at a level close to the phase change temperature of the MCP. 10

5. Dispositif multicouche collecteur d'énergie thermique, selon l'une quelconque des revendications 1, 2, ou 4, caractérisé en ce que, pour produire de l'électricité et alimenter la source chaude de l'échangeur de chaleur (3), le convertisseur photonique (1) est un convertisseur 15 photovoltaïque du rayonnement solaire et photothermique du rayonnement atmosphérique et du rayonnement de l'espace, possédant une faible résistance thermique dans son épaisseur et dont la face active (4) possède un facteur d'émission proche de 1 dans le spectre IR ou dans la bande des longueurs d'ondes comprises entre 8pm et 13pm. 20 5. Multilayer thermal energy collector device according to any one of claims 1, 2 or 4, characterized in that, to produce electricity and supply the heat source of the heat exchanger (3), the photonic converter (1) is a photovoltaic converter of the solar and photothermal radiation of atmospheric radiation and of space radiation, having a low thermal resistance in its thickness and whose active face (4) has a close emission factor of 1 in the IR spectrum or in the wavelength band between 8pm and 13pm. 20

6. Dispositif multicouche collecteur d'énergie thermique, selon l'une quelconque des revendications 1, 3, ou 4, caractérisé en ce que, pour produire de l'électricité et alimenter la source froide de l'échangeur de chaleur (3), le convertisseur photonique (1) est un convertisseur 25 photovoltaïque du rayonnement solaire et photothermique du rayonnement atmosphérique et du rayonnement de l'espace, possédant une faible résistance thermique dans son épaisseur et dont la face active (4) possède un facteur d'émission proche de 1 dans le spectre IR ou dans la bande des longueurs d'ondes comprises entre 8pm et 13pm. 30 6. multilayer thermal energy collector device according to any one of claims 1, 3 or 4, characterized in that, to produce electricity and supply the heat sink of the heat exchanger (3), the photonic converter (1) is a photovoltaic converter of the solar and photothermal radiation of atmospheric radiation and of space radiation, having a low thermal resistance in its thickness and whose active face (4) has a close emission factor of 1 in the IR spectrum or in the wavelength band between 8pm and 13pm. 30

7. Dispositif multicouche collecteur d'énergie thermique, selon l'une quelconque des revendications 1, 2, ou 4, caractérisé en ce que pour alimenter la source chaude de l'échangeur de chaleur, le convertisseur photonique (1) est un convertisseur photothermique du rayonnement 35 solaire, de faible résistance thermique dans son épaisseur, et dont la faceactive (4), possédant un facteur d'absorption du rayonnement solaire proche de 1, est recouverte d'une couche fixe d'isolation thermique (5) transparente au rayonnement solaire, réfléchissant le rayonnement IR et de faible conductibilité thermique. 7. multilayer thermal energy collector device according to any one of claims 1, 2 or 4, characterized in that to supply the heat source of the heat exchanger, the photonic converter (1) is a photothermal converter solar radiation, of low thermal resistance in its thickness, and whose faceactive (4), having a solar radiation absorption factor close to 1, is covered with a fixed thermal insulation layer (5) transparent to the solar radiation, reflecting IR radiation and low thermal conductivity.

8. Dispositif multicouche collecteur d'énergie thermique, selon l'une quelconque des revendications 1, 3, ou 4, caractérisé en ce que pour alimenter la source froide de l'échangeur de chaleur (3), le convertisseur photonique (1) est un convertisseur photothermique du rayonnement ld atmosphérique et du rayonnement de l'espace, de faible résistance thermique dans son épaisseur et dont la face active (4) possède un facteur d'absorption proche de 1 dans le spectre IR ou dans la bande des longueurs d'ondes comprises entre 8pm et 13pm. 15 8. multilayer thermal energy collector device according to any one of claims 1, 3 or 4, characterized in that for supplying the heat sink of the heat exchanger (3), the photonic converter (1) is a photothermal converter of the atmospheric radiation ld and the radiation of the space, of low thermal resistance in its thickness and whose active face (4) has an absorption factor close to 1 in the IR spectrum or in the length band. waves between 8pm and 13pm. 15

9. Dispositif multicouche collecteur d'énergie thermique, selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, ou 4, caractérisé en ce que pour alimenter la source chaude ou froide de l'échangeur de chaleur (3), le convertisseur photonique (1) est un convertisseur photothermique du 20 rayonnement atmosphérique, du rayonnement de l'espace, et du rayonnement solaire, de faible résistance thermique dans son épaisseur et dont la face active (4) possède un facteur d'absorption proche de 1 dans le spectre solaire et le spectre IR. 25 9. multilayer thermal energy collector device according to any one of claims 1, 2, 3 or 4, characterized in that for supplying the hot or cold source of the heat exchanger (3), the photonic converter (1) is a photothermal converter of atmospheric radiation, radiation of space, and solar radiation, of low thermal resistance in its thickness and whose active face (4) has an absorption factor of close to 1 in the solar spectrum and the IR spectrum. 25

10. Dispositif multicouche collecteur d'énergie thermique, selon l'une quelconque des revendications 1, 3, 4, ou 8, caractérisé en ce que pour alimenter la source froide de l'échangeur de chaleur (3) à une température inférieure à celle de l'air ambiant, la face active du convertisseur photonique (4) est recouverte d'une couche fixe d'isolation 30 thermique (5) transparente au rayonnement IR ou dans la bande des longueurs d'ondes comprises entre 8pm et 13pm et dont la résistance thermique est de l'ordre de 1W/m2.K. 10. multilayer thermal energy collector device according to any one of claims 1, 3, 4 or 8, characterized in that for supplying the heat sink of the heat exchanger (3) to a temperature lower than that ambient air, the active face of the photonic converter (4) is covered with a fixed layer of thermal insulation (5) transparent to IR radiation or in the wavelength band between 8 pm and 13 pm and of which the thermal resistance is of the order of 1W / m2.K.

11. Dispositif multicouche collecteur d'énergie thermique, selon l'une 35 quelconque des revendications 1, 2, 4, 7 caractérisé en ce que la couched'isolation thermique fixe (5) est constituée d'une ou de plusieurs lames d'air sec en épaisseur de 19 mm, séparée par des parois (10) de verre, transparentes au rayonnement solaire ; l'une de ces parois (10) au moins, étant recouverte d'un revêtement triple couche de type Ti02/Ag/TiO2 où chacune des couches présente une épaisseur de 18nm. 11. Multilayer thermal energy collector device according to any one of claims 1, 2, 4, 7, characterized in that the fixed thermal insulation layer (5) consists of one or more air knives. dry in thickness of 19 mm, separated by walls (10) of glass, transparent to solar radiation; at least one of these walls (10) being covered with a TiO 2 / Ag / TiO 2 triple layer coating in which each of the layers has a thickness of 18 nm.

12. Dispositif multicouche collecteur d'énergie thermique, selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 4, ou 5, caractérisé en ce que, pour alimenter la source chaude de l'échangeur de chaleur (3), une couche fixe, concentratrice du rayonnement solaire (7), constituée d'un panneau gravé en échelon de Fresnel, transparent au rayonnement solaire et au rayonnement IR (particulièrement dans la bande des longueurs d'ondes photoniques comprises entre 8pm et 13pm), est disposée sur la face supérieure du dispositif du côté de la face active convertisseur photonique ]5 (4) afin de concentrer le flux solaire sur cette dernière. 12. multilayer thermal energy collector device according to any one of claims 1, 2, 4 or 5, characterized in that, to supply the heat source of the heat exchanger (3), a fixed layer, concentrator of solar radiation (7), consisting of a panel etched in Fresnel step, transparent to solar radiation and IR radiation (particularly in the band of photonic wavelengths between 8pm and 13pm), is disposed on the face top of the device on the side of the active photonic converter face 5 (4) in order to concentrate the solar flux on the latter.

13. Dispositif multicouche collecteur d'énergie thermique, selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 4, 7, ou 11 caractérisé en ce qu' une couche fixe, concentratrice du rayonnement solaire, constituée d'un 20 panneau gravé en échelon de Fresnel transparent au rayonnement solaire est disposée sur la face supérieure du dispositif du côté de la face active convertisseur photonique (1) afin de concentrer le flux solaire sur cette dernière. 25 13. multilayer thermal energy collector device according to any one of claims 1, 2, 4, 7, or 11 characterized in that a fixed layer, concentrating solar radiation, consisting of a panel etched in echelon of Fresnel transparent to solar radiation is disposed on the upper face of the device on the side of the active photonic converter face (1) in order to concentrate the solar flux on the latter. 25

14. Dispositif multicouche collecteur d'énergie thermique, selon l'une quelconque des revendications 1, 3, 4, 8, ou 10, caractérisé en ce que la couche d'isolation thermique fixe (5) est constituée d'une ou de plusieurs lames d'air sec (9) en épaisseur de 19 mm, séparée par des parois (10) de polyéthylène basse densité, transparent au rayonnement IR ou dans la 30 bande des longueurs d'ondes photoniques comprises entre 8pm et 13pm. Thermal energy collecting multilayer device according to claim 1, 3, 4, 8, or 10, characterized in that the fixed thermal insulation layer (5) consists of one or more dry air modules (9) 19 mm thick, separated by walls (10) of low density polyethylene, transparent to IR radiation or in the band of photonic wavelengths between 8 pm and 13 pm.

15. Dispositif multicouche collecteur d'énergie thermique, selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 4, 5, 7, 9, 12 ou 13, caractérisé en ce que pour alimenter la source chaude de l'échangeur thermique (3), une 35 couche d'isolation thermique amovible (8) constituée dans un matériau de 29 faible conductibilité thermique et recouverte sur sa face inférieure d'un film (11) réfléchissant le rayonnement solaire et infrarouge, est retirée la nuit et disposée le jour, au-dessus de la couche supérieure du dispositif et du côté de la face active du convertisseur photonique (4). 15. multilayer thermal energy collector device according to any one of claims 1, 2, 4, 5, 7, 9, 12 or 13, characterized in that for supplying the heat source of the heat exchanger (3) a removable thermal insulation layer (8) made of a material of low thermal conductivity and covered on its underside with a film (11) reflecting solar and infrared radiation, is removed at night and arranged during the day, above the upper layer of the device and the side of the active face of the photonic converter (4).

16. Dispositif multicouche collecteur d'énergie thermique selon l'une quelconque des revendications 1, 3, 4, 6, 8, 9, 10, ou 14 caractérisé en ce que pour alimenter la source froide de l'échangeur thermique à une température inférieure à celle de l'air ambiant, une couche d'isolation IO thermique amovible (8) constituée dans un matériau de faible conductibilité thermique et recouverte sur sa face supérieure (11) d'un film réfléchissant le rayonnement solaire et infrarouge, est retirée la nuit et disposée, le jour au-dessus de la couche supérieure du dispositif et du côté de la face active du convertisseur photonique (4). ï5 16. multilayer thermal energy collector device according to any one of claims 1, 3, 4, 6, 8, 9, 10, or 14 characterized in that for supplying the cold source of the heat exchanger to a lower temperature to that of the ambient air, a removable thermal insulating layer I0 (8) made of a material of low thermal conductivity and covered on its upper face (11) with a film reflecting solar and infrared radiation, is removed. night and arranged, the day above the upper layer of the device and the side of the active face of the photonic converter (4). i5

17. Dispositif multicouche collecteur d'énergie thermique, selon les revendications 1, 2, 4, 5, 7, 9, 11, 12, 13, ou 15 caractérisé en ce que, pour alimenter la source chaude de l'échangeur de chaleur (3) à une température supérieure à la température ambiante, une couche d'isolation 20 thermique (6), constituée dans un matériau de faible conductibilité thermique, est disposée sous l'échangeur de chaleur (3) pour réduire les fuites thermiques entre l'échangeur de chaleur (3) et l'ambiance. 17. Multilayer thermal energy collector device according to claims 1, 2, 4, 5, 7, 9, 11, 12, 13 or 15 characterized in that, for supplying the heat source of the heat exchanger ( 3) at a temperature above room temperature, a thermal insulation layer (6), made of a material of low thermal conductivity, is disposed under the heat exchanger (3) to reduce thermal leakage between the heat exchanger (3) and atmosphere.

18. Dispositif multicouche collecteur d'énergie thermique, selon les 25 revendications 1, 3, 4, 6, 8, 9, 10, 14 ou 16 caractérisé en ce que, pour alimenter la source froide de l'échangeur de chaleur (3) à une température inférieure à la température ambiante, une couche d'isolation thermique (6), constituée dans un matériau de faible conductibilité thermique et recouverte sur sa face extérieure d'un film (13) réfléchissant 30 le rayonnement IR et le rayonnement solaire, est disposée sous l'échangeur de chaleur (3) pour réduire les fuites thermiques entre l'échangeur de chaleur et l'ambiance. 18. Multilayer thermal energy collector device according to claims 1, 3, 4, 6, 8, 9, 10, 14 or 16, characterized in that, for supplying the cold source of the heat exchanger (3) at a temperature below room temperature, a thermal insulation layer (6) made of a material of low thermal conductivity and covered on its outer surface with a film (13) reflecting the IR radiation and the solar radiation, is arranged under the heat exchanger (3) to reduce heat leakage between the heat exchanger and the environment.