FR2493969A1

FR2493969A1 - Solar heat collecting panel - has tubes supported by absorber, mounted in glazed insulated support frame

Info

Publication number: FR2493969A1
Application number: FR8024079A
Authority: FR
Original assignee: KELLER ALLAIN
Current assignee: KELLER ALLAIN
Priority date: 1980-11-07
Filing date: 1980-11-07
Publication date: 1982-05-14

Abstract

The solar heating panel consists of an outer sheet steel container (9) and an inner skin (10) which has a polished inner surface to reflect the solar radiation onto the absorber. Plastics foam (8) is injected into the space enclosed between the two shells. Closures (4) are fitted to seal the casing and provide a support for the glazing panel (3). The water tubes (16,17) are supported by the plate absorber which has an upper corrugated surface (18) and a lower smooth surface (19). The arrangement of the tube support can be varied to increase the contact area of the absorber with the tube.

Description

La présente invention est du domaine des moyens de transformation du rayonnement solaire en chaleur et elle a pour objet un capteur du type à effet "de serre". The present invention is in the field of means for transforming solar radiation into heat and it relates to a sensor of the "greenhouse" effect type.

On connait de nombreux types de capteurs à effet "de serre" et notamment des capteurs du type comprenant un caisson formant une structure porteuse rigide, un organe absorbeur constitué par une surface absorbante reliée thermiquement à un tube ou autre canal d'adduction du fluide calo-porteur et enfin une plaque de verre transparent, ou vitre,refermant la face supérieure du caisson et produisant A l'intérieur de celui-ci l'effet de serre recherché résultant de la transformation des fréquences visibles du rayonnement solaire en rayons infra-rouge de plus petites fréquences "piégés" par la vitre.Un inconvénient relatif des capteurs existants réside dans leur coût de fabrication et d'installa- tion qui n'autorise leur rentabilité que dans des zOnes géographiques d'ensoleillement élevé, où dans lesquelles le coût des autres énergies est élevé. Many types of “greenhouse” effect sensors are known, and in particular sensors of the type comprising a box forming a rigid support structure, an absorbing member constituted by an absorbent surface thermally connected to a tube or other channel for the supply of heat transfer fluid. -carrier and finally a transparent glass plate, or window pane, closing the upper face of the box and producing inside it the desired greenhouse effect resulting from the transformation of the visible frequencies of solar radiation into infrared rays smaller frequencies "trapped" by the glass. A relative disadvantage of existing sensors lies in their manufacturing and installation cost which only allows their profitability in geographic areas of high sunshine, or in which the cost of other energies is high.

La présente invention a pour but de proposer un capteur dont les performances de rendement sont au moins aussi bonnes que elles des capteurs connues mais dont les coûts de fabrication et d'installation sont nettement inférieurs, tout en assurant une robustesse et une fiabilité de fonctionnement accrus ; en d'autres termes l'invention propose un capteur d'énergie solaire léger et de structure simple donc peu couteux, rigide donc susceptible de bien résister aux sollicitations mécaniques dûes aux intempériestet finalement thermiquement bien isolé donc autorisant un rendement élevé de transformation. The present invention aims to provide a sensor whose performance performance is at least as good as that of known sensors but whose manufacturing and installation costs are significantly lower, while ensuring increased robustness and operating reliability ; in other words, the invention proposes a light solar energy collector with a simple structure therefore inexpensive, rigid therefore capable of withstanding well the mechanical stresses due to inclement weather and finally thermally well insulated therefore allowing a high transformation yield.

Selon la présente invention un capteur de rayonnement solaire du type précité, et selon une première caractéristique générale de celui-ci, a une forme de profil en U assez aplati / le profil en U étant constitué par une tble intérieure destinée à réfléchir vers l'intérieur du caisson les rayons infra-rouge réémis, par une tale extérieure et par une couche de mousse de polyuréthane comprise1 ou prise en sandwichssentre les deux tôles précédentes ; une telle structure confère au caisson des qualités de rigidité, au moins dans le sens longitudinal, c'est a dire selon les génératrices du profil, et des qualités d'isolement.De préférence la tôle intérieure est une tôle d'aluminium mince polie sur sa face supérieure faisant face à l'absorbeur, ce par quoi le transfert de chaleur par conduction A travers la tôle intérieure est réduit ; de préférence aussi la couche de mousse de polyuréthane résulte de l'expansion entre les deux tôles, convenablement disposées grâce A des matrices de maintien, d'un mélangez polyols et isocyanatesJ destiné à donner une telle mousse, d'ot il résulte a la fois une excellente adhérence de la mousse sur les tôles, une structure à alvéoles plus volumineuses dans la partie médiane que sur les bords de la couche de mousse, et un coût de main-d'oeuvre très réduit
De préférence encore les bords dudit caisson ayant une forme en U comportent chacun une rainure intérieure et une rainure extérieure, ces rainures résultant d'un pliage adéquat préalable de chacune des deux tôles intérieure et extérieure d'où il résultera la possibilité de la fixation ultérieure aisée d'une parclose sur les bords du caisson.According to the present invention a solar radiation sensor of the aforementioned type, and according to a first general characteristic thereof, has a shape of a fairly flat U-shaped profile / the U-shaped profile being constituted by an inner cable intended to reflect towards the inside the box, the re-emitted infrared rays, by an external sheet and by a layer of polyurethane foam included1 or sandwiched between the two preceding sheets; such a structure gives the box stiffness qualities, at least in the longitudinal direction, that is to say according to the generatrices of the profile, and insulation qualities. Preferably the inner sheet is a thin aluminum sheet polished on its upper face facing the absorber, whereby the heat transfer by conduction through the inner sheet is reduced; preferably also the layer of polyurethane foam results from the expansion between the two sheets, suitably arranged by means of holding dies, of a mixture of polyols and isocyanatesJ intended to give such a foam, from which it results both excellent adhesion of the foam on the sheets, a structure with larger cells in the middle part than on the edges of the layer of foam, and a very reduced labor cost
More preferably, the edges of said box having a U-shape each have an internal groove and an external groove, these grooves resulting from an adequate prior folding of each of the two internal and external sheets from which the possibility of subsequent fixing will result. easy with a glazing beads on the edges of the box.

Toujours selon la présente invention un capteur de rayonnement solaire du type précité, et selon une deuxième caractéristique générale de celui-ci, est caractérisé se en ce qu'au moins deux bords dudit caisson sont pourvus A leurs extrémités supérieures d'une parclose constituée par un profil en aluminium dont la section fait apparatre une partie creuse, une première partie en U ayant pour base une fraction du périmètre de ladite partie creuse, et une seconde partie en
U, perpendiculaire à la première et ayant pour base une autre fraction de ladite partie creuse.L'une des parties en U du profil est destinée à faire prise sur l'extrémité supérieure d'un bord dudit caisson, tandis que l'autre partie en U du profil est destinera contenir un bord de la vitre. I1 résulte de la présence de la partie creuse du profil constituant la parclose une réduction du transfert de chaleur de l'intérieur du caisson vers l'extérieur. Depréférence ladite partie creuse se est rectangulaire, carrée par exemple,et chacune des deux parties en U du profil de la parclose a pour base un côté du rectangle adjacent à un autre c6eé formant la base de l'autre partie en U ; en d'autres termes les parties en U sont disposées le long des deux côtés adjacents du rectangle.On notera que l'équipement d'un caisson nécessite, pour la réalisation des parcloses,deux profils symétriques l'un de l'autre par rapport à un plan.Still according to the present invention, a solar radiation sensor of the aforementioned type, and according to a second general characteristic thereof, is characterized in that at least two edges of said box are provided at their upper ends with a glazing bead constituted by an aluminum profile, the section of which reveals a hollow part, a first U-shaped part based on a fraction of the perimeter of said hollow part, and a second part in
U, perpendicular to the first and having another fraction of said hollow part as its base. One of the U-shaped parts of the profile is intended to engage on the upper end of an edge of said box, while the other part U-shaped profile is intended to contain an edge of the glass. I1 results from the presence of the hollow part of the profile constituting the glazing bead a reduction in the transfer of heat from the inside of the box to the outside. Preferably said hollow part is rectangular, square for example, and each of the two U-shaped parts of the profile of the glazing bead is based on one side of the rectangle adjacent to another block forming the base of the other U-shaped part; in other words, the U-shaped parts are arranged along the two adjacent sides of the rectangle. It will be noted that the equipment of a box requires, for the production of glazing beads, two symmetrical profiles with respect to each other to a plan.

Encore selon la présente invention dans un capteur de rayonnement solaire du type précité, et selon une troisième caractéristique générale de celui-ci, ledit absorbeur comprend au moins un tube adducteur en cuivre, une pre mièvre tôle dite supérieure, a surface ondulée disposée audessus dudit tube au moinsJet une seconde tale, lisse, dite inférieure, appliquée contre la première et entourant au moins partiellement ledit tube.De préférence ledit absorbeur comprend en outre un couple de plaques, dites d'extrémité, pourvues chacune d'orifices de passage des tubes, les orifices étant pourvus de passe-tube en élastomère, lesdites plaques d'extrémité étant destinées à etre fixées a l'intérieur et au voisinage des extrémités du caisson profilé et A supporter lesdits tubes au voisinage des extrémités de chacun de ceuxci.De préférence enfin les extrémités de chaque tube sont pourvues d'un raccord "olive" lui permettant d'etre vissé à l'extrémité d'un tube semblable d'un capteur voisin, ou a un conduit, collecteur par exemple, pourvu d'un raccord antagoniste approprié. I1 résulte de cette conformation de 1'absorbeur à la fois de bonnesqualit de transfert de la chaleur produite à l'intérieur du caisson vers le fluide calo-porteur circulant dans les tubes, et une grande facilité de montage de l'absorbeur dans le caisson. Still according to the present invention in a solar radiation sensor of the aforementioned type, and according to a third general characteristic thereof, said absorber comprises at least one copper adductor tube, a pre-caked sheet metal known as upper, with corrugated surface disposed above said tube at least Jet a second sheet, smooth, called lower, applied against the first and at least partially surrounding said tube. Preferably said absorber further comprises a pair of plates, called end plates, each provided with holes for passage of the tubes , the orifices being provided with an elastomeric grommet, said end plates being intended to be fixed inside and in the vicinity of the ends of the profiled box and to support said tubes in the vicinity of the ends of each of them. finally the ends of each tube are provided with an "olive" fitting allowing it to be screwed to the end of a similar tube of a neighboring sensor, or to a conduit, manifold for example, provided with a suitable counter connection. It results from this conformation of the absorber both good quality of transfer of the heat produced inside the box to the heat-carrying fluid circulating in the tubes, and a great ease of mounting of the absorber in the box. .

La présente invention sera mieux comprise et des détails en relevant apparaîtront à la description qui va être faite d'une forme particulière de réalisation, et de quelques variantes de conformation de l'absorbeur, en relation avec les figures des planches annexées dans lesquelles. The present invention will be better understood and details will be apparent from the description which will be given of a particular embodiment, and of some variants of conformation of the absorber, in relation to the figures of the appended plates in which.

La fig.l est une coupe transversale d'un capteur de l'invention,
La fig.2 est une coupe schématique transversale d'une première version de réalisation d'un absorbeur conforme à l'invention,
La fig.3 est une représentation analogue d'une deuxième version d'un absorbeur,
La fig. 4 est une représentation analogue d'une troisième version d'un absorbeur,
La fig.5 est une coupe longitudinale le long de l'axe d'un tube du capteur de la fig.l celui-ci étant raccordé à un capteur voisin le prolongeant, et
La fig.6 est une coupe détaillée d'un raccord "olive" utilisé dans le raccordement des capteurs de la figure précédente.Fig.l is a cross section of a sensor of the invention,
Fig.2 is a schematic cross section of a first embodiment of an absorber according to the invention,
Fig.3 is a similar representation of a second version of an absorber,
Fig. 4 is a similar representation of a third version of an absorber,
FIG. 5 is a longitudinal section along the axis of a sensor tube of FIG. 1, this being connected to a neighboring sensor extending it, and
Fig.6 is a detailed section of an "olive" fitting used in the connection of the sensors of the previous figure.

Sur les fig. 1 et 5 un capteur de rayonnement solaire conforme à l'invention est constitué principalement d'un caisson 1, d'un absorbeur 2 et d'une vitre 3 formant la face supérieure du caisson et fixée sur celui-ci au moyen de parcloses telles que 4. In fig. 1 and 5 a solar radiation sensor according to the invention consists mainly of a box 1, an absorber 2 and a window 3 forming the upper face of the box and fixed on it by means of glazing beads such than 4.

Le caisson 1 a la forme d'un profilé en
U constitué d'un fond 7 et de bords 5 et 6 perpendiculaires à celui-ci ; il est constitué par une couche de mousse de poluyréthane comprise entre une tôle extérieure 9 et une tôle intérieure 10. Chacun des. bords 5 et 6 est pourvu d'une rainure extérieure 11 et d'une rainure intérieure 12.The box 1 has the shape of a profile in
U consisting of a bottom 7 and edges 5 and 6 perpendicular thereto; it consists of a layer of polyurethane foam between an outer sheet 9 and an inner sheet 10. Each of the. edges 5 and 6 is provided with an outer groove 11 and an inner groove 12.

Une parclose telle que 4,qui est un profil d'aluminium obtenu par exemple par extrusion,peut etre définie comme constituéede trois parties : une partie creuse 12' en forme couronne sensiblement carree, une première par tie en U dont les ailes 13,13' sont pourvues à leurs extrémité tes de nervures intérieures, et une seconde partie en U 14, 14' dont les ailes sont lisses ; les ailes de la première partie en U du profil 4 sont perpendiculaires aux ailes de la seconde ; la première partie en U est destinée a venir en prise sur le bord du caisson et à y être maintenue grâce A la pénétration des nervures dans les rainures. La seconde partie en U est destinée à loger par l'intermédiaire dsun joint en élastomère, butyl de préférence, le bord de la vitre 3. Il doit être compris que l'autre bord 5 du caisson est pourvu de façon identique d'une parclose d'une structure symétrique A celle de la parclose 4. A glazing bead such as 4, which is an aluminum profile obtained for example by extrusion, can be defined as consisting of three parts: a hollow part 12 ′ in substantially square crown shape, a first U-shaped part whose wings 13,13 'are provided at their ends with internal ribs, and a second U-shaped part 14, 14' whose wings are smooth; the wings of the first U-shaped part of the profile 4 are perpendicular to the wings of the second; the first U-shaped part is intended to engage on the edge of the box and to be maintained there thanks to the penetration of the ribs in the grooves. The second U-shaped part is intended to accommodate via an elastomeric seal, preferably butyl, the edge of the window 3. It should be understood that the other edge 5 of the box is provided in the same way with a glazing bead of a symmetrical structure To that of glazing bead 4.

L'absorbeur 2 est constitué d'une pluralité de tubes, de préférence trois1 tels que les tubes 16 et 17, d'une tôle supérieure 18 à surface ondulée, d'une tôle inférieure 19 à surface lisse et de deux plaques d'extrémité telles que la plaque 20 ; les plaques d'extrémité sont pourvues d'orifices de passage des tubesJpourvus eux memes de passe-tube en élastomère tel que 21 ; les plaques d'extrémité ayant de préférence une forme en cuvette sont fixées, par boulons par exemple, à chaque extrémité du caisson, sur une ex truité de la tôle extérieure du profilé qui dépasse d'une petite longueur la couche de mousse et la plaque intérieure, comme cela est bien visible sur la fig.5. The absorber 2 consists of a plurality of tubes, preferably three1 such as tubes 16 and 17, an upper sheet 18 with a corrugated surface, a lower sheet 19 with a smooth surface and two end plates such as plate 20; the end plates are provided with holes for passage of the tubes J themselves provided with an elastomer tube pass-through such as 21; the end plates preferably having the shape of a bowl are fixed, by bolts for example, to each end of the box, on an ex truite of the external sheet of the profile which protrudes by a small length the foam layer and the plate interior, as can be clearly seen in fig. 5.

Sur la fig.2, suivant une première forme de réalisation de l'absorbeur, une tôle inférieure 22 forme deux replis sur elle-même de manière à entourer presque complètement un tube adducteur 23, tandis que la tôle supérieure 24, ondulée, est appliquée contre la tôle 22 de manière a épouser l'arrondi autour du tubesformé par la tôle inférieure ; dans ce cas de figure les deux tôles 22 et 24 sont situées d'un même côté du tube. In FIG. 2, according to a first embodiment of the absorber, a lower sheet 22 forms two folds on itself so as to almost completely surround an adductor tube 23, while the upper sheet 24, corrugated, is applied against the sheet 22 so as to match the roundness around the tube formed by the lower sheet; in this case the two sheets 22 and 24 are located on the same side of the tube.

Sur les fig.3 et 4 les tôles sus décrites sont situées de part et d'autre du tube et l'entourent complètement, Sur la fig.3 plus particulièrement une tôle supérieure 25, ondulée, reste comprise en moyenne dans un plan1 tandis qu'une tôle lisse 26 entoure complètement le tube. On fig.3 and 4 the sheets described above are located on either side of the tube and completely surround it, On fig.3 more particularly an upper sheet 25, wavy, remains on average in a plane1 while 'a smooth sheet 26 completely surrounds the tube.

Sur la fig.4 plus particulièrement, chacune des tôl,supérieure et ondulée 27, et inférieure et lisse 28,est pourvue d'un embouti hémicylindrique de manière à épouser chacune la moitié de la surface extérieure du tube ; cette forme de réalisation de l'absorbeur est la forme préférée et elle a pour cette raison été représentée sur le capteur des fig.l et 5. On notera que les ondulations Peuvent aussi bien être à arêtes vives (petites pliures) qu'être de forme sinuosoIdale. On notera aussi que de part et d'autre des tubes, les tôles forment des surfaces en moyenne planes et sont maintenues l'une contre l'autre par rivetage ou points de soudure. In fig.4 more particularly, each of the sheet, upper and corrugated 27, and lower and smooth 28, is provided with a semi-cylindrical stamped so as to each fit half of the outer surface of the tube; this embodiment of the absorber is the preferred form and it has therefore been represented on the sensor of FIGS. 1 and 5. It will be noted that the corrugations can be as well with sharp edges (small folds) as being sinuosoIdale form. It will also be noted that on either side of the tubes, the sheets form average flat surfaces and are held against each other by riveting or welding spots.

On notera encore que la face supérieure de la tôle supérieure ondulée a été traitée, par anodisation par exemple, pour être de couleur noire mat. On notera enfin que les ondulations ou pliures sont de faibles amplitudes, à savoir de 0,5 à 1,5 centimètre de part et d'autre du plan moyen.It will also be noted that the upper face of the corrugated upper sheet has been treated, for example by anodization, to be of matt black color. Finally, it will be noted that the undulations or folds are of small amplitudes, namely 0.5 to 1.5 centimeters on either side of the mean plane.

Sur la fig.6 deux tubes 29 et 30 analogues aux tubes 16 et 17 des figures précédentes sont raccordés au moyen d'un raccord "olive" constitué par deux embouts 31 et 32 à portée cônique 33, chacun des embouts étant soudés sur son tube, et d'une bague filetée 34 prenant appui sur une portée circulaire 35 de l'un pour se visser sur un filetage 36 de l'autre embout. Ce mode de raccordement convient aussi bien pour raccorder entre eux les tubes adducteur de deux capteurs voisins, que pour relier les tubes adducteurs d'un ou plusieurs capteurs à un collecteur d'amenée ou d'evacuation du fluide calo-porteur. In fig.6 two tubes 29 and 30 similar to tubes 16 and 17 of the previous figures are connected by means of an "olive" connector consisting of two end pieces 31 and 32 with conical bearing 33, each end being welded to its tube , and a threaded ring 34 bearing on a circular surface 35 of one to be screwed onto a thread 36 of the other end piece. This connection method is suitable for connecting the adductor tubes of two neighboring sensors to each other, as well as for connecting the adductor tubes of one or more sensors to a supply or evacuation manifold for the heat-carrying fluid.

Bien que l'on ait décrit et représenté une forme préférée de réalisation d'un capteur de rayonnement 50 laire conforme à l'invention etque l'on ait fournit trois examples d'agencement des tôles de l'absorbeur auteur des tubes adducteurs, il doit etre compris que cette description et leurs illustrations correspondantes ne sont données qu a titre illustratif de l'invention et non à titre limitatif. Although a preferred embodiment of a radiation radiation sensor 50 has been described and shown in accordance with the invention and that three examples of arrangement of the sheets of the absorber authoring the adductor tubes have been provided, it It should be understood that this description and their corresponding illustrations are given only by way of illustration of the invention and not by way of limitation.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S

1.- Solar radiation sensor of the type comprising a housing

sound (1) forming a supporting structure, an absorbing organ

butter (2) contained in the box and constituted by a

absorbent surface thermally connected to an adduct tube

heat transfer fluid, and a trans glass plate

parent or window (3), closing the upper face of the

box and producing the effect inside of it

called "greenhouse", characterized

in that said box (1) has a

U-shaped profile formed by an inner sheet (10)

intended to reflect the infrared rays, by a sheet

outer (9), and by a layer of polyurethane foam

between the two preceding sheets 2. A sensor according to claim 1, characterized

in that the inner sheet is

a polished thin sheet on its upper side facing

to the absorber (2) 3.- A sensor according to claim 1, characterized

in that the foam layer of

polyurethane results from the expansion between the two sheets

suitably arranged with a mixture intended to give

such a foam 4. A sensor according to claim 1, characterized

in that the side edges (5,6)

of said U-shaped box each have a

inner groove (12 ') and an outer groove (11) 5.- Sensor according to claim 1, characterized

in that at least two edges of said

box are provided at their upper ends with a

glazing bead (4) constituted by an aluminum profile of which

the section reveals a hollow part (12), a

first U-shaped part based on a fraction of the

of the perimeter of said hollow part (12) and a second

U-shaped part (14), perpendicular to the first and having

based on another fraction of said hollow part

6. A sensor according to claim 5, characterized

- in that said hollow part (12) is rectangular,

and,

- in that each of the two U-shaped parts is based on a

side of the rectangle adjacent to another side forming the ba

from the other U-shaped part

7. A sensor according to claim 6, characterized

in that one of the U-shaped parts,

intended to grip the edge of said box, is provided

at least one rib or notch on each of its wings;

8.- Sensor according to claims 4 and 7, characterized:

in that said ribs or

notches of a hollow part are intended to set

in the grooves of the edge of the box

9. A sensor according to claim 1, c-aactérisé:

in that said absorber (2)

includes at least one copper adductor tube (16, 17)

a first so-called upper sheet (19) g with a corrugated surface,

disposed above said tube and a second sheet, smooth,

said lower (19) applied congers the first and e-

at least partially turning said tube 10- Sensor according to claim 9, characterized

in that said absorber (2)

further comprises a pair of plates (20) provided

of a plurality of aligned orifices, said orifices being

provided with an elastomer tube pass (21), said plates

being intended to support said tubes in the vicinity

of the ends of each of these 11.- A sensor according to claim 10, characterized

in that the ends of each

tube (29), (30) are provided with an "olive" connection (31 to

36) allowing it to be screwed to the end of a tube

similar or to a conduit with a suitable fitting.