DESCRIPTIONDESCRIPTION
La présente invention concerne le domaine des dispositifs de chauffage utilisant l'énergie solaire en tant que source calorique et a pour objet un panneau solaire à liquide caloporteur et une installation de chauffage et/ou de production d'eau chaude comportant au moins un tel panneau. Un premier type connu de dispositif de chauffage simple utilisant l'énergie solaire consiste en un tuyau en plastique noir disposé en forme de serpentin sur une surface support exposée au soleil. Un deuxième type connu de dispositif de chauffage utilisant l'énergie solaire, à structure plus sophistiquée et présentant un rendement plus élevé, comprend des panneaux solaires dont chacun est essentiellement constitué par un coffre ou caisson isolé et comportant une face vitrée destinée à être exposée au rayonnement solaire, et par un arrangement de tubes creux formant absorbeur, dans lesquels circule le liquide caloporteur, ledit arrangement étant disposé dans le coffre ou caisson précité et comportant également des éléments collecteurs assemblés de manière étanche avec lesdits tubes pour former des ensembles de tubes et assurant la distribution et la circulation du liquide caloporteur entre lesdits tubes et avec un circuit extérieur. The present invention relates to the field of heating devices using solar energy as a heat source and relates to a solar panel heat transfer liquid and a heating installation and / or hot water production comprising at least one such panel . A first known type of simple heating device using solar energy consists of a black plastic pipe arranged in the form of a coil on a support surface exposed to the sun. A second known type of heating device using solar energy, with a more sophisticated structure and having a higher efficiency, comprises solar panels, each of which essentially consists of an insulated box or box and having a glass surface intended to be exposed to solar radiation, and by an arrangement of hollow tubes forming an absorber, in which circulates the coolant liquid, said arrangement being disposed in the aforementioned box or box and also comprising collecting elements sealingly assembled with said tubes to form sets of tubes and ensuring the distribution and circulation of the coolant between said tubes and with an external circuit.
La présente invention a pour but d'améliorer encore le rendement du deuxième type de panneau précité, avec simultanément une fabrication relativement standardisée associée à une grande flexibilité de production en terme de taille de panneaux. A cet effet, la présente invention a pour objet un panneau du type précité, caractérisé en ce que les tubes consistent en des tubes profilés à structure plate, disposés côte à côte dans le coffre avec l'une de leurs grandes faces située en regard de la face vitrée de ce dernier, la partie de paroi formant la grande face précitée de chaque tube étant pourvue, sur son côté intérieur, de formations profilées longitudinales, saillantes dans le volume intérieur du tube concerné et augmentant la surface de contact entre la paroi dudit tube et le liquide caloporteur circulant dans son volume intérieur.. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à titre -2d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : la figure 1 est une vue en coupe partielle d'un panneau solaire selon l'invention ; la figure 2 est une vue de dessus d'un arrangement de tubes faisant partie du panneau de la figure 1 et formé de deux ensembles [tubes/éléments collecteurs] avant leur assemblage ; la figure 3 est une vue de détail de l'objet de la figure 2 illustrant plus précisément l'assemblage entre deux éléments collecteurs de 10 deux ensembles [tubes/éléments collecteurs] adjacents ; la figure 4 est une vue en perspective des extrémités de deux tubes d'un ensemble de la figure 2 ; la figure 5 est une vue de dessous d'un élément collecteur faisant partie d'un ensemble de la figure 2 ; 15 la figure 6 est une vue en coupe selon A-A de l'élément collecteur de la figure 5 ; les figures 7A, 7B, 7C et 7D sont des vues partielles en coupe transversale d'une partie de la paroi d'un tube illustrant différentes variantes de réalisation de formations profilées internes ; 20 les figures 8A, 8B et 8D sont des vues respectivement de dessus, en élévation latéral et de dessous d'un élément collecteur faisant partie d'un ensemble représenté sur la figure 2 ; la figure 8C est une vue selon B-B de l'objet de la figure 8B ; la figure 9 est une vue en coupe d'une variante de réalisation 25 d'un tube profilé plat faisant partie d'un panneau selon l'invention, et, la figure 10 est une vue en coupe d'une variante de réalisation d'un élément collecteur à structure profilée faisant partie d'un panneau selon l'invention. Comme le montrent au moins partiellement les figures 1, 2, 4 et 30 5, le panneau solaire 1 à liquide caloporteur est essentiellement constitué par un coffre ou caisson 2 isolé et comportant une face vitrée 3 destinée à être exposée au rayonnement solaire RS, et par un arrangement de tubes creux 4 formant absorbeur 4', dans lesquels circule le liquide caloporteur. Cet arrangement 4' est disposé dans le coffre ou caisson 2 précité et 35 comporte également des éléments collecteurs 5 assemblés de manière étanche avec lesdits tubes 4 pour former des ensembles de tubes 4 (sous-ensembles de l'arrangement 4') et qui assurent la distribution et la -3- circulation du liquide caloporteur entre lesdits tubes et avec un circuit extérieur. Conformément à l'invention, les tubes 4 consistent en des tubes profilés à structure plate, disposés côte à côte dans le coffre 2 avec l'une 6 de leurs grandes faces 6, 6' située en regard de la face vitrée 3 de ce dernier, la partie de paroi 7' formant la grande face 6 précitée de chaque tube 4 étant pourvue, sur son côté intérieur, de formations profilées longitudinales 8, saillantes dans le volume intérieur du tube 4 concerné et augmentant la surface de contact entre la paroi 7 dudit tube 4 et le liquide caloporteur circulant dans son volume intérieur. En réalisant les tubes 4 sous forme de tubes plats profilés rigides, on aboutit à un absorbeur 4' autoportant, dont la taille peut être aisément adaptée à la demande en énergie et/ou aux conditions d'implantation (par découpe des tubes à la longueur souhaitée et/ou par multiplication du nombre de tubes par ensemble ou arrangement). En outre, un tel absorbeur peut accueillir un grand volume de liquide caloporteur en l'exposant de manière optimale (sur pratiquement la totalité de la surface de la face vitrée 3) au rayonnement solaire. Le transfert de calories entre la paroi 7 des tubes 4 et le liquide est en outre optimisé par les formations internes 8. De manière avantageuse, les formations saillantes internes 8 consistent en des ailettes formées d'un seul tenant avec la partie de paroi 7' formant la grande face plane exposée 6 de chaque tube 4, certaines desdites ailettes 8 pouvant se prolonger jusqu'à la partie de paroi constituant la grande face plane 6' opposée, en formant ainsi des parois d'entretoisement 8' qui compartimentent le volume intérieur dudit tube 4 en canaux de circulation longitudinaux 9, parallèles et adjacents (figures 1, 4 et 9). La plupart des ailettes 8 présentent une hauteur sensiblement égale à la moitié de la largeur 1 des tubes 4. The present invention aims to further improve the efficiency of the second type of panel above, with simultaneously a relatively standardized manufacturing associated with great flexibility of production in terms of panel size. For this purpose, the subject of the present invention is a panel of the aforementioned type, characterized in that the tubes consist of profiled tubes with a flat structure, arranged side by side in the trunk with one of their large faces located opposite the glass face of the latter, the wall portion forming the large aforementioned face of each tube being provided, on its inner side, longitudinal profiled formations, protruding into the interior volume of the tube concerned and increasing the contact surface between the wall of said The invention will be better understood, thanks to the following description, which relates to preferred embodiments, given by way of non-limiting examples, and explained with reference to FIG. reference to the attached schematic drawings, in which: Figure 1 is a partial sectional view of a solar panel according to the invention; Figure 2 is a top view of an arrangement of tubes forming part of the panel of Figure 1 and formed of two sets [tubes / collector elements] before assembly; FIG. 3 is a detail view of the object of FIG. 2 illustrating more precisely the connection between two collecting elements of two adjacent sets [tubes / collector elements]; Figure 4 is a perspective view of the ends of two tubes of an assembly of Figure 2; Figure 5 is a bottom view of a collector member forming part of an assembly of Figure 2; Figure 6 is a sectional view along A-A of the collector member of Figure 5; FIGS. 7A, 7B, 7C and 7D are partial cross-sectional views of a portion of the wall of a tube illustrating various alternative embodiments of internal profiled formations; Figs. 8A, 8B and 8D are views from above, in side elevation and from below of a collector member forming part of an assembly shown in Fig. 2; Figure 8C is a view along B-B of the object of Figure 8B; FIG. 9 is a sectional view of an alternative embodiment of a flat profiled tube forming part of a panel according to the invention, and FIG. 10 is a sectional view of an alternative embodiment of FIG. a collector element with a profiled structure forming part of a panel according to the invention. As shown at least partially in FIGS. 1, 2, 4 and 5, the solar panel 1 with heat transfer liquid consists essentially of an isolated box or box 2 and having a glass surface 3 intended to be exposed to solar radiation RS, and by an arrangement of hollow tubes 4 forming an absorber 4 ', in which the coolant circulates. This arrangement 4 'is disposed in the trunk or box 2 above and 35 also comprises collecting elements 5 sealingly assembled with said tubes 4 to form sets of tubes 4 (subsets of the arrangement 4') and which ensure the distribution and the circulation of the coolant between said tubes and with an external circuit. According to the invention, the tubes 4 consist of profiled tubes with a flat structure, arranged side by side in the box 2 with one of their large faces 6, 6 'located opposite the glass face 3 of the latter , the wall portion 7 'forming the aforesaid large face 6 of each tube 4 being provided, on its inner side, with longitudinal profiled formations 8 protruding into the interior volume of the tube 4 concerned and increasing the contact surface between the wall 7 said tube 4 and the coolant flowing in its interior volume. By producing the tubes 4 in the form of rigid profiled flat tubes, the result is a self-supporting absorber 4 'whose size can easily be adapted to the energy demand and / or to the implantation conditions (by cutting the tubes to the length desired and / or by multiplying the number of tubes per set or arrangement). In addition, such an absorber can accommodate a large volume of coolant by exposing it optimally (on virtually the entire surface of the glass face 3) solar radiation. The transfer of calories between the wall 7 of the tubes 4 and the liquid is furthermore optimized by the internal formations 8. Advantageously, the internal projections 8 consist of vanes formed in one piece with the wall part 7 ' forming the large exposed flat face 6 of each tube 4, some of said fins 8 being able to extend to the wall portion constituting the large opposite flat face 6 ', thus forming spacer walls 8' which compartmentalize the interior volume said tube 4 in longitudinal circulation channels 9, parallel and adjacent (Figures 1, 4 and 9). Most of the fins 8 have a height substantially equal to half the width 1 of the tubes 4.
La présence d'ailettes 8' formant paroi d'entretoisement permet de renforcer la rigidité des tubes 4 et de former des canaux 9 pour une circulation régulière et sensiblement laminaire du liquide. En accord avec un mode de réalisation pratique préféré mais non limitatif de l'invention, chaque tube 4 présente en section transversale un contour en forme de trou oblong très allongé, avec un rapport longueur L / largeur 1 compris entre 8 et 20, préférentiellement supérieur à 10, et est formé par extrusion d'aluminium ou d'un alliage à base -4- d'aluminium, au moins la face 6 exposée au rayonnement solaire étant traitée pour favoriser l'absorption de ce dernier, en particulier les ondes infrarouge et proche infrarouge, par exemple par galvanisation, anodisation ou application d'un revêtement du type peinture ou vernis, la face vitrée 3 présentant, en outre, avantageusement un facteur de transmission maximal pour ledit rayonnement, ainsi que des propriétés d'isolation thermique (obtention d'un effet de serre). Différentes formes sont possibles pour les ailettes 8 constituant les ou certaines des formations profilées saillantes intérieures des tubes 4 et elles peuvent par exemple être du type choisi dans le groupe formé par les ailettes à structure plate et plane, les ailettes à section sinusoïdale ou gondolée, les ailettes à section en T, les ailettes à section en arête, les ailettes à bord libre épaissi et les mélanges possibles de ces différentes structures. De plus, lesdites ailettes 8 présentent une extension longitudinale inférieure à celles des tubes 4 et s'arrêtent à une distance déterminée des bords 10 des extrémités opposées des parois 7 desdits tubes 4 (permettant la formation d'un manchon de raccordement constitué d'un prolongement de la paroi 7). Afin d'augmenter la surface extérieure d'absorption du rayonnement solaire, il peut être prévu que les faces 6 des tubes 4 exposées au rayonnement solaire présentent des formations saillantes profilées 11 sur le côté externe des parties de paroi 7' correspondantes, sous forme de nervures ou d'ailettes, préférentiellement formées d'un seul tenant avec lesdites parties de paroi 7' et, le cas échéant, chacune dans la continuité ou en regard d'une formation saillante interne 8 (figures 4 et 9). Ces formations extérieures 11 peuvent également présenter une grande variété de formes, à l'instar des formations intérieures 8. Conformément à une caractéristique de l'invention, et comme le montrent les figures 2, 5, 8 et 10, les éléments collecteurs 5, montés au niveau des ouvertures 10' des deux extrémités longitudinales opposées des tubes 4 profilés plats, comprennent chacun un corps tubulaire 12 allongé, qui se prolonge latéralement par un manchon d'accouplement 13 en communication fluidique avec l'intérieur du corps tubulaire 12 et comportant au moins deux segments de rainures ou gorges 14 aptes à recevoir de manière ajustée les portions de bord 10 des extrémités des parties de la paroi 7 d'un tube 4 correspondant aux grandes faces planes 6 et 6' de ce dernier, l'assemblage par emmanchement des tubes 4 dans deux -5- éléments collecteurs 5 opposés étant verrouillé et étanchéifié, par exemple au moins par collage au moyen d'une colle thixotrope à base de silicone. Pour permettre une réalisation aisée d'un arrangement 4' à partir d'au moins deux ensembles [tubes 4/éléments collecteurs 5], comme indiqué par exemple sur les figures 2 et 3 des dessins annexés, les corps tubulaires 12 des éléments collecteurs 5 présentent une section circulaire et sont pourvus au niveau de chacune de leurs deux extrémités longitudinales opposées d'un filetage 17, de manière à autoriser leur assemblage deux à deux par l'intermédiaire d'un raccord annulaire 18 à filetages intérieurs droite et gauche, tels que des nipples. Avantageusement, l'arrangement de tubes 4 formant absorbeur 4' est constitué par au moins deux ensembles [tubes 4/éléments collecteurs 5] assemblés entre eux par raccordement au niveau des extrémités filetées des corps tubulaires 12 de leurs éléments collecteurs 5 (Fig. 2). The presence of fins 8 'forming a spacer wall makes it possible to reinforce the rigidity of the tubes 4 and to form channels 9 for a regular and substantially laminar circulation of the liquid. In accordance with a preferred but non-limiting practical embodiment of the invention, each tube 4 has a very elongated oblong hole-shaped contour in cross-section, with a length L / width ratio 1 of between 8 and 20, preferably greater than at 10, and is formed by extrusion of aluminum or an aluminum-based alloy, at least the face 6 exposed to solar radiation being treated to promote the absorption of the latter, in particular the infrared waves and near-infrared, for example by galvanizing, anodizing or applying a coating of the paint or varnish type, the glass face 3 further advantageously having a maximum transmission factor for said radiation, as well as thermal insulation properties ( obtaining a greenhouse effect). Different shapes are possible for the fins 8 constituting the or some of the inner protruding profiled formations of the tubes 4 and they may for example be of the type chosen from the group formed by the fins with flat and flat structure, the fins with sinusoidal or curved section, T-section fins, ridge-section fins, thick free-edge fins and possible mixtures of these different structures. In addition, said fins 8 have a longitudinal extension smaller than those of the tubes 4 and stop at a determined distance from the edges 10 of the opposite ends of the walls 7 of said tubes 4 (allowing the formation of a connecting sleeve consisting of a extension of the wall 7). In order to increase the external absorption surface of the solar radiation, it can be provided that the faces 6 of the tubes 4 exposed to solar radiation have profiled protruding formations 11 on the outer side of the corresponding wall portions 7 ', in the form of ribs or fins, preferably formed integrally with said wall portions 7 'and, where appropriate, each in the continuity or facing an internal projecting formation 8 (Figures 4 and 9). These outer formations 11 may also have a large variety of shapes, like the inner formations 8. According to a characteristic of the invention, and as shown in FIGS. 2, 5, 8 and 10, the collector elements 5, mounted at the openings 10 'of the two opposite longitudinal ends of the tubes 4 profiled flat, each comprise an elongate tubular body 12, which is extended laterally by a coupling sleeve 13 in fluid communication with the interior of the tubular body 12 and comprising at least two segments of grooves or grooves 14 adapted to receive in an adjusted manner the edge portions 10 of the ends of the parts of the wall 7 of a tube 4 corresponding to the large flat faces 6 and 6 'of the latter, the assembly by fitting of the tubes 4 in two opposite 5-collector elements being locked and sealed, for example at least by gluing by means of a thixotropic glue to silicone base. To allow easy realization of an arrangement 4 'from at least two sets [tubes 4 / collecting elements 5], as indicated for example in Figures 2 and 3 of the accompanying drawings, the tubular bodies 12 of the collector elements 5 have a circular section and are provided at each of their two opposite longitudinal ends of a thread 17, so as to allow their assembly in pairs by means of an annular fitting 18 with right and left inner threads, such as only nipples. Advantageously, the arrangement of tubes 4 forming an absorber 4 'is constituted by at least two sets [tubes 4 / collector elements 5] assembled together by connection at the threaded ends of the tubular bodies 12 of their collector elements 5 (FIG. ).
Selon une première variante de réalisation, ressortant des figures 2, 3, 5, 6 et 8 des dessins annexés, les manchons d'accouplement 13 des éléments collecteurs 5 présentent des sites ou emplacements 13' de montage par emmanchement avec coopération de formes complémentaires pour les bords 10 des extrémités des tubes 4 et consistent en des pièces venues de moulage, dont chacune est rapportée sur ou formée d'un seul tenant avec le corps tubulaire 12 de l'élément collecteur 5 considéré. Selon une deuxième variante de réalisation de l'invention, et comme le montre la figure 10 des dessins annexés, les manchons d'accouplement 13 des éléments collecteurs 5 sont formés chacun à partir de deux paires de nervures longitudinales 15 formées en s'étendant latéralement le long du corps tubulaire 12 de l'élément collecteur 5 considéré et dont chaque paire délimite un segment de rainure 14 de réception d'une portion du bord 10 de l'extrémité de la partie de paroi 7 correspondant à l'une des grandes faces planes 6 et 6' d'un tube 4. Dans ce cas, chaque élément collecteur 5 peut consister en une pièce profilée réalisée par extrusion et pourvue d'un ou de plusieurs orifice(s) de passage 16 ménagé(s) entre les deux paires de nervures 15 pour établir une communication fluidique entre le corps tubulaire 12 et le ou les tube(s) 4 monté(s) dans le manchon d'accouplement 13. According to a first variant embodiment, as shown in FIGS. 2, 3, 5, 6 and 8 of the accompanying drawings, the coupling sleeves 13 of the collector elements 5 have sites or locations 13 'for fitting together with cooperation of complementary shapes for the edges 10 of the ends of the tubes 4 and consist of integrally molded parts, each of which is attached to or formed integrally with the tubular body 12 of the collector element 5 considered. According to a second variant embodiment of the invention, and as shown in FIG. 10 of the accompanying drawings, the coupling sleeves 13 of the collecting elements 5 are each formed from two pairs of longitudinal ribs 15 formed by extending laterally. along the tubular body 12 of the collector element 5 considered and each pair of which delimits a groove segment 14 for receiving a portion of the edge 10 of the end of the wall portion 7 corresponding to one of the large faces planes 6 and 6 'of a tube 4. In this case, each collecting element 5 may consist of a profiled piece made by extrusion and provided with one or more orifice (s) of passage 16 arranged (s) between the two pairs of ribs 15 for establishing fluid communication between the tubular body 12 and the tube (s) 4 mounted in the coupling sleeve 13.
En relation avec cette deuxième variante de réalisation, la pièce profilée formant l'élément collecteur (intégrant d'un seul tenant le corps tubulaire 12 et le manchon d'accouplement 13 correspondant) est usinée -6-après mise à la longueur afin de ménager les orifices de passage 16 au niveau des emplacements de réception des tubes 4, les nervures internes 15 étant en outre découpées pour former les passages de réception des petits côtés des tubes 4. In relation to this second variant embodiment, the profiled piece forming the collecting element (integrally integrating the tubular body 12 and the corresponding coupling sleeve 13) is machined -6-after being cut to length in order to save the passage holes 16 at the receiving locations of the tubes 4, the internal ribs 15 being further cut to form the receiving passages of the short sides of the tubes 4.
Par ailleurs, on peut également prévoir le perçage d'orifices 19 et la réalisation de filetages extérieurs 17 au niveau des extrémités opposées des éléments 5, après leur découpe à la longueur adéquate. Avec ce mode de réalisation des éléments collecteurs 5, le fabricant dispose d'une très grande souplesse en termes de taille desdits éléments 5 et donc des ensembles [tube 4/élément 5], tout en ne nécessitant qu'un seul type de pièce profilée découpée à la longueur adéquate. En vue de fournir également un assemblage mécanique entre les éléments collecteurs 5 et les tubes 4 montés dans ces derniers, il peut être prévu que chaque tube profilé plat 4 et chaque emplacement 13' des éléments collecteurs 5 destiné au montage de l'extrémité d'un tube profilé plat 4 comportent des sites 19, 19' de réception d'un élément d'assemblage fileté, en regard et alignés après montage des tubes 4 dans les éléments collecteurs 5, par exemple de manière à fournir un assemblage par alvéovis. Ainsi, l'invention permet de fournir un panneau solaire modulable à liquide caloporteur dont le rendement est optimisé et comprenant un absorbeur 4' formé par au moins deux ensembles de deux tubes profilés plats. Ces tubes et ces ensembles sont montés de manière sensiblement adjacente afin d'avoir une surface exposée maximale et un transfert calorique optimal vers ledit liquide circulant dans ces tubes, ce transfert étant favorisé par la présence de formations saillantes interne 8 et, le cas échéant, externe 11. La présente invention a également pour objet une installation de chauffage et/ou de production d'eau chaude pour les immeubles d'habitation, commerciaux ou industriels ou les maisons individuelles, avec un circuit de circulation forcée de liquide caloporteur, tel que de l'eau ou de l'eau glycolée, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un dispositif de chauffage formé par au moins un panneau 1 tel que décrit ci-dessus et représenté aux dessins annexés. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers -7- éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. Moreover, it is also possible to drill orifices 19 and to produce external threads 17 at the opposite ends of the elements 5, after cutting them to the appropriate length. With this embodiment of the collector elements 5, the manufacturer has a very great flexibility in terms of size of said elements 5 and thus sets [tube 4 / element 5], while requiring only one type of profiled part cut to the proper length. In order to also provide a mechanical assembly between the collector elements 5 and the tubes 4 mounted in the latter, it can be provided that each flat profiled tube 4 and each location 13 'of the collector elements 5 intended for mounting the end of a flat profiled tube 4 comprises sites 19, 19 'for receiving a threaded connection element, opposite and aligned after mounting the tubes 4 in the collector elements 5, for example to provide an assembly by alveovis. Thus, the invention makes it possible to provide a modulable solar panel with heat transfer fluid whose efficiency is optimized and comprising an absorber 4 'formed by at least two sets of two flat profiled tubes. These tubes and these assemblies are mounted substantially adjacent in order to have a maximum exposed surface and an optimal heat transfer towards said liquid circulating in these tubes, this transfer being favored by the presence of internal projections 8 and, where appropriate, external 11. The subject of the present invention is also a heating and / or hot water production plant for residential, commercial or industrial buildings or single-family homes, with a forced circulation circuit for heat transfer liquid, such as water or brine, characterized in that it comprises at least one heating device formed by at least one panel 1 as described above and shown in the accompanying drawings. Of course, the invention is not limited to the embodiments described and shown in the accompanying drawings. Modifications are possible, particularly from the point of view of the constitution of the various elements or by substitution of technical equivalents, without departing from the scope of protection of the invention.