FR3017197A1

FR3017197A1 - SOLAR HEAT COLLECTOR WITH LINEAR REFLECTOR

Info

Publication number: FR3017197A1
Application number: FR1450828A
Authority: FR
Inventors: David Itskhokine; Patrick Lecuillier; Andy Beaux; Simon Benmarraze; Marc Benmarraze
Original assignee: SSL INVESTISSEMENTS
Current assignee: SSL INVESTISSEMENTS
Priority date: 2014-02-04
Filing date: 2014-02-04
Publication date: 2015-08-07

Abstract

Collecteur de chaleur solaire (1) à réflecteur linéaire (3) comprenant une charpente (2) définissant une surface horizontale (2d) recevant au moins un réflecteur linéaire (3) avec capacité de rotation autour de son axe central longitudinal, ledit réflecteur (3) étant apte à suivre la trajectoire solaire et à focaliser le rayonnement du soleil sur un récepteur (4) destiné à transférer la chaleur produite par le rayonnement solaire à un fluide caloporteur, ledit récepteur (4) étant agencé de manière horizontale, au droit du réflecteur (3) parallèlement à celui-ci. Selon l'invention, le collecteur (1) comprend une structure formant toiture (5) recouvrant l'ensemble des éléments réflecteur (3), récepteur (4), et de suivi de la trajectoire solaire, et les pans (5c, 5d) et les parois latérales (5b) de la toiture (5) sont vitrés.Solar collector (1) with linear reflector (3) comprising a frame (2) defining a horizontal surface (2d) receiving at least one linear reflector (3) with rotational capacity about its longitudinal central axis, said reflector (3) ) being able to follow the solar trajectory and to focus the radiation of the sun on a receiver (4) intended to transfer the heat produced by the solar radiation to a coolant, said receiver (4) being arranged horizontally, at the right of the reflector (3) parallel to it. According to the invention, the collector (1) comprises a roof structure (5) covering all the reflector elements (3), receiver (4), and monitoring the solar path, and the panels (5c, 5d) and the side walls (5b) of the roof (5) are glazed.

Description

COLLECTEUR DE CHALEUR SOLAIRE A REFLECTEUR LINEAIRE DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte au secteur technique de l'énergie héliothermodynamique, c'est-à-dire de l'énergie solaire thermodynamique concentrée. Cette énergie fait appel à la concentration du rayonnement solaire, et plus particulièrement à la transformation du rayonnement solaire en chaleur, notamment sous forme de vapeur saturée ou surchauffée à haute température, en vue de l'alimentation de systèmes nécessitant un apport d'énergie thermique, comme par exemple le bloc puissance de centrales électriques, les procédés industriels des industries textiles, chimiques, pharmaceutiques, le dessalement d'eau de mer, la récupération assistée d'hydrocarbures, etc... L'invention concerne plus particulièrement un collecteur de chaleur solaire à réflecteurs linéaires, sous serre.TECHNICAL FIELD The present invention relates to the technical sector of heliothermodynamic energy, that is to say of concentrated thermodynamic solar energy. This energy uses the concentration of solar radiation, and more particularly the transformation of solar radiation into heat, especially in the form of saturated or superheated steam at high temperature, for the supply of systems requiring a supply of thermal energy , as for example the power unit of power plants, the industrial processes of the textile, chemical, pharmaceutical, seawater desalination, enhanced hydrocarbon recovery, etc. The invention relates more particularly to a collector of solar heat with linear reflectors, under glass.

La production d'énergie thermique à haute température par des systèmes utilisant le rayonnement solaire se fait par le biais des technologies dites solaires thermodynamiques à concentration. Ces technologies concentrent le rayonnement solaire à l'aide de réflecteurs, qui focalisent les rayons solaires sur une cible, généralement appelée récepteur, au sein duquel l'énergie radiative est convertie en chaleur, soit par l'intermédiaire d'un fluide caloporteur circulant dans un réseau de tuyauteries exposées au rayonnement concentré, soit directement au sein d'un moteur thermique. ART ANTERIEUR On connait de l'art antérieur des systèmes de collecteurs de chaleur solaire à réflecteurs linéaires. Ceux-ci comprennent généralement une charpente métallique à l'air libre, sur laquelle sont installés de manière horizontale et avec capacité de rotation autour de leur axe central longitudinal, des réflecteurs linéaires. Ces réflecteurs sont disposés selon plusieurs lignes suivant des axes parallèles, et sont généralement composés de surfaces réfléchissantes en verre ou en aluminium. La rotation des réflecteurs est générée par un système de suivi de la trajectoire solaire, utilisant un ou plusieurs mécanismes pneumatiques, hydrauliques ou électriques. Ainsi, chaque élément réflecteur renvoie, en les concentrant ou non, les rayons solaires vers un 35 système récepteur, comprenant généralement un ou plusieurs tubes métalliques comportant un fluide caloporteur en mouvement, ainsi qu'un système d'isolation thermique, et éventuellement un dispositif de surconcentration, pouvant prendre la forme d'un réflecteur secondaire positionné au-dessus dudit des tubes métalliques.The production of high temperature thermal energy by systems using solar radiation is done by means of so-called solar thermodynamic concentration technologies. These technologies concentrate solar radiation by means of reflectors, which focus the sun's rays on a target, generally called a receiver, in which the radiative energy is converted into heat, either by means of a coolant flowing in a network of pipes exposed to concentrated radiation, either directly within a heat engine. PRIOR ART Solar reflector solar collector systems with linear reflectors are known from the prior art. These generally comprise a metal frame in the open air, on which are installed horizontally and with rotational capacity about their longitudinal central axis, linear reflectors. These reflectors are arranged in several lines along parallel axes, and are generally composed of reflective surfaces of glass or aluminum. The rotation of the reflectors is generated by a tracking system of the solar path, using one or more pneumatic, hydraulic or electrical mechanisms. Thus, each reflector element returns concentrating or not, the solar rays to a receiving system, generally comprising one or more metal tubes comprising a heat transfer fluid in motion, and a thermal insulation system, and optionally a device overconcentration, which may take the form of a secondary reflector positioned above said metal tubes.

Le récepteur est agencé de manière horizontale, au droit des réflecteurs et parallèlement à ceux-ci. Le système d'isolation thermique comporte en général une vitre, située en face inférieure du récepteur, permettant de limiter les pertes thermiques par convection, et un matériau isolant, situé sur la partie supérieure du système, ayant également pour rôle la limitation des déperditions de chaleur. Un autre système d'isolation thermique consiste à encapsuler le ou les tubes métalliques, individuellement ou collectivement, dans une enveloppe transparente, au sein de laquelle un vide partiel est établi. L'ensemble est généralement encadré par une structure métallique, assurant la rigidité du système récepteur.The receiver is arranged horizontally, in line with the reflectors and parallel thereto. The thermal insulation system generally comprises a window, located on the lower face of the receiver, for limiting the thermal losses by convection, and an insulating material, located on the upper part of the system, also having the role of limiting heat loss. heat. Another thermal insulation system is to encapsulate the metal tube or tubes, individually or collectively, in a transparent envelope, within which a partial vacuum is established. The assembly is generally framed by a metal structure, ensuring the rigidity of the receiving system.

Ces systèmes existants présentent plusieurs inconvénients. En effet, les réflecteurs de tels systèmes sont rapidement salis par les projections de particules solides légères portées par le vent, telles que le sable ou la poussière. Ces salissures ont pour effet immédiat une dégradation des performances optiques du système, et réduisent ainsi le rendement de conversion héliothermique. Par conséquent, ces systèmes nécessitent généralement une maintenance fréquente et lourde, notamment pour le lavage des réflecteurs linéaires. Cette maintenance est rendue difficile et fastidieuse par le nombre d'éléments à nettoyer, par leur relative dispersion dans l'espace, ainsi que par la hauteur du récepteur et donc de la vitre de protection. Elle constitue donc un poste de coût et de consommation d'eau important pour le maintien en fonctionnement des installations solaires thermodynamiques à concentration. Par ailleurs, la présence de ces particules solides peut avoir pour effet l'encrassement des systèmes d'entraînement de la rotation des réflecteurs linéaires, causant ainsi des dysfonctionnements majeurs pouvant réduire la production thermique et des dépenses supplémentaires pour la maintenance.These existing systems have several disadvantages. Indeed, the reflectors of such systems are quickly soiled by the projections of light solid particles carried by the wind, such as sand or dust. These soils have the immediate effect of a degradation of the optical performance of the system, and thus reduce the efficiency of solar thermal conversion. Therefore, these systems generally require frequent and heavy maintenance, especially for washing linear reflectors. This maintenance is made difficult and tedious by the number of elements to be cleaned, by their relative dispersion in space, as well as by the height of the receiver and therefore the protective glass. It is therefore a cost and water consumption item important for the maintenance of operation of concentrating thermodynamic solar installations. Moreover, the presence of these solid particles can have the effect of fouling systems driving the rotation of linear reflectors, thus causing major malfunctions that can reduce thermal production and additional expenditure for maintenance.

Un autre inconvénient associé à l'installation de ces systèmes à l'air libre est la dégradation accélérée des performances des composants, associée aux contraintes environnementales défavorables, telles qu'une humidité ou une salinité élevée de l'air ambiant, les changements rapides de température, ou encore les vents de sable ou autres projections de particules. Cette dégradation touche directement les éléments réflecteurs, leurs supports et leur assemblage, ainsi que la vitre de protection du récepteur, les tubes comportant le fluide caloporteur, le réflecteur secondaire, le système de suivi de la trajectoire solaire. La présence de vents forts ou de neige a également une influence négative sur ces 5 systèmes, car elle implique des contraintes mécaniques fortes aussi bien sur les réflecteurs que sur le système de suivi de la trajectoire solaire. La prise en compte de ces efforts en phase de conception implique un surdimensionnement de la charpente métallique, des supports des réflecteurs, et du système de suivi de la trajectoire solaire. Ce surdimensionnement entraîne une augmentation des coûts, aussi bien de manière directe 10 qu'indirecte, par l'augmentation du poids des éléments qui implique une augmentation de l'ensemble des composants permettant la tenue mécanique. La consommation énergétique, et donc les coûts de fonctionnement, sont également importants du fait de la puissance nécessaire au fonctionnement du système de suivi de la trajectoire solaire, induite par ces contraintes extérieures. 15 Enfin, certains composants présentent une certaine fragilité, notamment aux impacts pouvant résulter d'une chute de grêle, d'une forte pluie, ou de projections de cailloux ou d'autres objets solides. En particulier, les réflecteurs linéaires comprennent un composant fragile notamment un verre particulièrement fin, susceptible de se fissurer, se fêler, ou se 20 briser suite à un tel impact, nécessitant par conséquent un remplacement de composant et entraînant un surcoût de fonctionnement. EXPOSE DE L'INVENTION 25 L'un des buts de l'invention est donc de remédier à ces inconvénients en proposant un collecteur de chaleur solaire à réflecteur linéaire de conception simple et peu onéreuse, ledit collecteur présentant des coûts de fabrication, de construction et de maintenance peu élevé tout en présentant un rendement de conversion héliothermique élevé. 30 Un autre objectif de l'invention est donc de fournir un collecteur de chaleur solaire dont les éléments réflecteurs, récepteur, de suivi de la trajectoire solaire et d'ossature ne sont pas soumis aux contraintes environnementales ni sujets aux salissures.Another disadvantage associated with the installation of these systems in the open air is the accelerated degradation of the performance of the components, associated with adverse environmental constraints, such as high humidity or salinity of the ambient air, rapid changes in temperature, or sand winds or other projections of particles. This degradation directly affects the reflector elements, their supports and their assembly, as well as the protective glass of the receiver, the tubes comprising the coolant, the secondary reflector, the tracking system of the solar path. The presence of strong winds or snow also has a negative influence on these 5 systems, because it involves strong mechanical constraints on both the reflectors and the solar track tracking system. Taking these efforts into account in the design phase involves oversizing the metal frame, the reflector supports, and the solar track tracking system. This over-sizing leads to an increase in costs, both directly and indirectly, by the increase in the weight of the elements, which implies an increase in all the components allowing the mechanical strength. Energy consumption, and therefore operating costs, are also important because of the power required for the operation of the solar path tracking system, induced by these external constraints. Finally, some components have a certain fragility, especially the impacts that may result from a hail drop, heavy rain, or projections of pebbles or other solid objects. In particular, the linear reflectors comprise a fragile component including a particularly thin glass, likely to crack, crack, or break due to such impact, therefore requiring component replacement and resulting in additional operating cost. SUMMARY OF THE INVENTION One of the aims of the invention is thus to remedy these drawbacks by proposing a linear reflector solar heat collector of simple and inexpensive design, said collector having costs of manufacture, construction and low maintenance while having a high solar thermal conversion efficiency. Another object of the invention is therefore to provide a solar heat collector whose reflector, receiver, tracking solar path and frame elements are not subject to environmental constraints or subject to soiling.

Un autre objectif de l'invention est de fournir un collecteur de chaleur solaire résistant aux sollicitations mécaniques et qui ne soit pas trop fragile tout en réduisant les coûts de fabrication, de fonctionnement et d'entretien d'un tel collecteur de chaleur solaire.Another object of the invention is to provide a solar heat collector resistant to mechanical stresses and which is not too fragile while reducing the costs of manufacture, operation and maintenance of such a solar heat collector.

Pour résoudre les problèmes précités, il a été mis au point un collecteur de chaleur solaire à réflecteurs linéaires comprenant une charpente définissant une surface horizontale recevant au moins un réflecteur linéaire avec capacité de rotation autour de son axe central longitudinal. Le réflecteur est apte à suivre la trajectoire solaire et à focaliser le rayonnement du soleil sur un récepteur destiné à transférer la chaleur produite par le rayonnement solaire à un fluide caloporteur Le récepteur est agencé de manière horizontale, au droit du réflecteur et parallèlement à celui-ci. Selon l'invention, le collecteur de chaleur solaire comprend une structure formant toiture recouvrant l'ensemble des éléments réflecteur, récepteur, et de suivi de la trajectoire 15 solaire. Selon une autre caractéristique de l'invention, les pans et les parois latérales de la toiture sont vitrés. Le système décrit ci-dessus permet ainsi un contrôle de l'atmosphère dans laquelle les éléments fonctionnels du collecteur de chaleur évoluent. Ainsi, les éléments pouvant être 20 endommagés par des impacts de grêle, de fortes pluies, ou de projection d'objets solides par exemple, sont entièrement protégés par la structure formant toiture. Les réflecteurs, le récepteur et le système de suivi de la trajectoire solaire sont ainsi protégés des détériorations, contrairement aux systèmes existants où ceux-ci sont à l'air libre. 25 L'environnement maîtrisé sous la toiture permet également d'éviter que les réflecteurs, ainsi que la partie utile du récepteur, se salissent. Cela permet une réduction des pertes optiques et améliore la durée de vie des composants. Aussi, des composants jugés moins résistants peuvent être substitués aux composants généralement utilisés du fait de leur plus grande robustesse. Par exemple, les réflecteurs de cette installation peuvent bénéficier de 30 surfaces réfléchissantes réalisées en empilement de matériaux polymères, pouvant atteindre des réflectivités très élevées mais généralement écartées du fait de leur vulnérabilité vis-à-vis des conditions extérieures, en remplacement des miroirs en verre qui constituent le choix privilégié des constructeurs. L'encrassement des systèmes de rotation des réflecteurs pour le suivi de la trajectoire solaire est également évité par ce système, ce qui a pour effet 35 d'augmenter la durée de vie dudit système, et de limiter les coûts liés à la maintenance. Les pertes thermiques sont réduites, du fait de la limitation de la convection au niveau du récepteur.To solve the aforementioned problems, it has been developed a solar collector of solar reflectors including a frame defining a horizontal surface receiving at least one linear reflector with rotational capacity about its longitudinal central axis. The reflector is able to follow the solar trajectory and to focus the sun's radiation on a receiver intended to transfer the heat produced by the solar radiation to a coolant. The receiver is arranged horizontally, in line with the reflector and parallel to this. this. According to the invention, the solar heat collector comprises a roof structure covering all of the reflector, receiver and solar track tracking elements. According to another characteristic of the invention, the sides and the side walls of the roof are glazed. The system described above thus allows control of the atmosphere in which the functional elements of the heat collector evolve. Thus, elements that can be damaged by hail impacts, heavy rain, or solid object projection, for example, are fully protected by the roof structure. The reflectors, the receiver and the solar path tracking system are thus protected from damage, unlike existing systems where they are in the open air. The controlled environment under the roof also makes it possible to prevent the reflectors, as well as the useful part of the receiver, from getting dirty. This reduces optical losses and improves component life. Also, components deemed less resistant may be substituted for the components generally used because of their greater robustness. For example, the reflectors of this installation can benefit from reflective surfaces made in stack of polymeric materials, which can reach very high reflectivities but are generally discarded because of their vulnerability with respect to external conditions, replacing the glass mirrors. which constitute the privileged choice of the builders. The fouling of the reflector rotation systems for tracking the solar path is also avoided by this system, which has the effect of increasing the service life of said system, and limiting the costs of maintenance. Thermal losses are reduced due to the limitation of convection at the receiver.

La forte réduction des contraintes mécaniques pouvant intervenir au niveau des réflecteurs, et par conséquent au niveau du système de suivi solaire, associée à l'annulation des effets du vent ou de l'accumulation de neige, permet de réduire l'encombrement, le coût et la complexité de ces systèmes. Ceci permet de limiter les dépenses liées à la fabrication aussi bien des éléments réfléchissants et de leurs supports que de l'ensemble du dispositif de suivi solaire, et de diminuer la consommation électrique de ce dernier, et donc les coûts d'exploitation du système.The strong reduction of the mechanical stresses that can occur at the level of the reflectors, and consequently at the level of the solar tracking system, associated with the cancellation of the effects of the wind or the accumulation of snow, makes it possible to reduce the bulk, the cost and the complexity of these systems. This makes it possible to limit the expenses related to the manufacture of both the reflecting elements and their supports as well as the entire solar tracking device, and to reduce the power consumption of the latter, and therefore the operating costs of the system.

La réduction des dimensions et des poids des composants entraine une réduction des dimensions de la charpente supportant ces composants. Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, la structure formant toiture se présente sous la forme d'un prisme droit comprenant trois côtés sensiblement rectangulaires et deux bases triangulaires. Le premier côté de ladite structure correspond à la surface recevant au moins un réflecteur. Les deuxième et troisième côtés correspondent aux pans de la structure formant toiture et les bases triangulaires correspondent aux parois latérales de ladite structure.The reduction of the dimensions and the weight of the components causes a reduction of the dimensions of the frame supporting these components. According to a particular embodiment of the invention, the roof structure is in the form of a right prism comprising three substantially rectangular sides and two triangular bases. The first side of said structure corresponds to the surface receiving at least one reflector. The second and third sides correspond to the sections of the roof structure and the triangular bases correspond to the side walls of said structure.

De préférence, l'arrête opposée à ladite surface recevant le réflecteur est réalisée par le récepteur lui-même. Cette forme en prisme droit à base triangulaire permet au système de mieux réagir aux sollicitations environnementales comme le vent, la pluie ou la neige. La pluie est 25 facilement évacuée par écoulement sur les pans de ladite structure. Avantageusement, les pans comprennent des rails disposés longitudinalement. Ces rails longitudinaux sont aptes à recevoir, avec capacité de déplacement sur lesdits rails, un dispositif automatisé et motorisé de nettoyage des vitres. 30 De cette manière, le système automatisé de nettoyage porté par les rails longitudinaux permet de faciliter le nettoyage de la structure, car le lavage doit s'effectuer sur des surfaces continues et plates, plutôt que sur des réflecteurs dispersés et légèrement incurvés. Du fait de sa relative simplicité, ce dispositif permet de réduire les coûts d'exploitation et 35 de maintenance. Avantageusement, les pans comprennent des rails disposés transversalement permettant l'écoulement, hors de la structure, de l'eau provenant des buses d'aspersion du système automatisé de nettoyage ou de la pluie.Preferably, the stop opposite to said surface receiving the reflector is performed by the receiver itself. This right triangular prism shape allows the system to better respond to environmental demands such as wind, rain or snow. The rain is easily discharged through the sections of said structure. Advantageously, the sections comprise rails arranged longitudinally. These longitudinal rails are able to receive, with the ability to move on said rails, an automated and motorized window cleaning device. In this way, the automated cleaning system carried by the longitudinal rails facilitates the cleaning of the structure, since the washing must be carried out on continuous and flat surfaces, rather than scattered and slightly curved reflectors. Due to its relative simplicity, this device makes it possible to reduce operating and maintenance costs. Advantageously, the sections comprise transversely arranged rails allowing the flow, out of the structure, of the water coming from the spray nozzles of the automated cleaning system or the rain.

Afin de permettre une récupération de l'eau de pluie ou de l'eau de lavage aspergée par le système automatisé de nettoyage, pour une réutilisation quelconque, et pour limiter la consommation en eau de l'installation, le collecteur selon l'invention comprend une 5 gouttière agencée aux extrémités des rails transversaux. Afin de limiter d'autant plus les frais de maintenance et de réparation en limitant la casse, fréquente sur ce type d'installation, le collecteur selon l'invention comprend un système de protection des vitres contre les impacts. 10 Avantageusement le collecteur de chaleur solaire selon l'invention comprend un système de ventilation et de filtration de l'air présent sous la structure formant toiture. A l'aide dudit système de ventilation et de filtration adapté, la qualité de l'air sous la 15 structure formant toiture peut également être maîtrisée, afin de limiter les effets de dégradation des performances, associés à l'humidité, la salinité de l'air ambiant, la poussière ou toute autre particule pouvant participer à cette dégradation. Avantageusement, et afin de permettre une réduction des risques de gel ou inversement de 20 surchauffe de la structure formant toiture, qui peuvent avoir pour effets des dégradations matérielles, le collecteur selon l'invention comprend un système de contrôle et de régulation de la température de l'air présent sous la structure formant toiture. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS 25 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, dans lesquelles : 30 - la figure 1 est une représentation schématique en perspective du collecteur de chaleur solaire selon l'invention ; - la figure 2 est une représentation schématique en coupe longitudinale du système automatisé de nettoyage reçu sur les rails longitudinaux ; 35 - la figure 3 est une représentation schématique du système automatisé de nettoyage vue de dessous ; - La figure 4 est une représentation schématique similaire à celle de la figure 1, le collecteur selon l'invention comprenant un système de protection contre les impacts ; - La figure 5 est une représentation schématique en perspective d'un agrandissement d'une zone d'intersection entre un rail longitudinal et un rail transversal. EXPOSE DETAILLE DE L'INVENTION En référence à la figure 1 qui représente le collecteur de chaleur solaire (1) selon l'invention, celui-ci comprend une charpente métallique (2), des réflecteurs linéaires (3), un récepteur (4) et une structure formant toiture (5). D'une manière connue de l'état de la technique, la charpente (2) est composée de profilés métalliques définissant au moins quatre montants verticaux (2a) formant les pieds de la charpente. Ces montants verticaux (2a) sont reliés entre eux par leur extrémité supérieure au moyen de longerons (2b) et de traverses (2c). Ces longerons (2b) et ces traverses (2c) forment une surface horizontale (2d) sensiblement rectangulaire. Les longerons (2b) de la charpente (2) reçoivent entre eux une pluralité d'arbres longitudinaux (6) répartis sur la longueur desdits longerons (2b). Lesdits arbres longitudinaux (6) sont reçus avec capacité de rotation autour de leur axe de révolution. Chacun des arbres longitudinaux (6) reçoit un réflecteur linéaire (3) agencé sur la totalité de sa longueur. Les réflecteurs linéaires (3) sont ainsi aptes à entrer en rotation par l'intermédiaire de la rotation des arbres longitudinaux (6). Ces arbres (6) sont assujettis à un système de suivi de la trajectoire solaire (non représenté) permettant de faire entrer en rotation les arbres longitudinaux (6) de manière à ce que la surface des réflecteurs linéaires (3) soit en permanence orientée pour réfléchir les rayons solaires vers le récepteur, la normale à la surface des réflecteurs étant en permanence colinéaire à la bissectrice de l'angle soleil/réflecteur/récepteur.In order to allow recovery of the rainwater or the wash water sprayed by the automated cleaning system, for any reuse, and to limit the water consumption of the installation, the collector according to the invention comprises a gutter arranged at the ends of the transverse rails. In order to further limit the maintenance and repair costs by limiting the breakage, which is common on this type of installation, the collector according to the invention comprises a system for protecting the windows against impacts. Advantageously, the solar heat collector according to the invention comprises a ventilation and air filtration system present under the roof structure. With the aid of said adapted ventilation and filtration system, the quality of the air under the roof structure can also be controlled, in order to limit the effects of degradation of performance, associated with the humidity, the salinity of the roof. ambient air, dust or any other particle that may contribute to this degradation. Advantageously, and in order to allow a reduction of the risks of freezing or conversely of overheating of the roof structure, which may have the effect of material damage, the collector according to the invention comprises a system for controlling and regulating the temperature of the the air present under the roof structure. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other characteristics and advantages of the invention will emerge clearly from the description which is given hereinafter, by way of indication and in no way limiting, with reference to the appended figures, in which: FIG. a schematic representation in perspective of the solar heat collector according to the invention; - Figure 2 is a schematic representation in longitudinal section of the automated cleaning system received on the longitudinal rails; Figure 3 is a schematic representation of the automated cleaning system viewed from below; - Figure 4 is a schematic representation similar to that of Figure 1, the collector according to the invention comprising an impact protection system; FIG. 5 is a diagrammatic representation in perspective of an enlargement of an intersection zone between a longitudinal rail and a transverse rail. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION With reference to FIG. 1, which represents the solar heat collector (1) according to the invention, this comprises a metal framework (2), linear reflectors (3), a receiver (4) and a roof structure (5). In a manner known from the state of the art, the frame (2) is composed of metal profiles defining at least four vertical uprights (2a) forming the feet of the frame. These vertical uprights (2a) are interconnected by their upper end by means of longitudinal members (2b) and crosspieces (2c). These longitudinal members (2b) and crosspieces (2c) form a horizontal surface (2d) substantially rectangular. The beams (2b) of the frame (2) receive between them a plurality of longitudinal shafts (6) distributed along the length of said longitudinal members (2b). Said longitudinal shafts (6) are received with rotational capacity about their axis of revolution. Each of the longitudinal shafts (6) receives a linear reflector (3) arranged over its entire length. The linear reflectors (3) are thus able to enter rotation through the rotation of the longitudinal shafts (6). These shafts (6) are subject to a solar path tracking system (not shown) for rotating the longitudinal shafts (6) so that the surface of the linear reflectors (3) is permanently oriented to reflect sunlight to the receiver, the normal to the surface of the reflectors being permanently collinear with the bisector of the sun angle / reflector / receiver.

Les réflecteurs linéaires (3) comportent chacun un ou plusieurs composants réfléchissants pouvant prendre la forme de miroirs de qualité solaire très mince, de feuillages d'aluminium poli et revêtu pour améliorer la réflectivité, ou d'empilements de couches minces réalisées en matériaux polymères et assurant une forte réflectivité. Ces composants réfléchissants sont assemblés sur un support léger en aluminium (ou autre métal), en matériau composite ou en tôle. Ces réflecteurs linéaires (3) sont destinés à focaliser le rayonnement solaire sur un élément récepteur (4).The linear reflectors (3) each comprise one or more reflective components that can take the form of very thin solar quality mirrors, polished aluminum foils coated to improve reflectivity, or stacks of thin layers made of polymeric materials and ensuring a high reflectivity. These reflective components are assembled on a light support of aluminum (or other metal), composite material or sheet metal. These linear reflectors (3) are intended to focus the solar radiation on a receiving element (4).

Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la structure formant toiture (5) est composée de profilés métalliques (5a) et se présente sous la forme d'un prisme droit comprenant trois côtés sensiblement rectangulaires et deux bases triangulaires (5b). Le premier côté de la structure formant toiture (5) correspond à la surface (2d) recevant les réflecteurs linéaires (3). En d'autres termes, les profilés métalliques constituant ce premier côté sont constitués par les longerons (2b) et les traverses (2c) de la surface horizontale (2d) de la charpente (2). Les deuxième et troisième côtés du prisme forment les pans (5c, 5d) de la toiture (5). Dans cet exemple particulier de réalisation, lesdits pans (5c, 5d) sont disposés de part et d'autre du récepteur (4) et sont fixés à celui-ci. En d'autres termes, l'arrête opposée à la surface (2d) recevant les réflecteurs linéaires (3), c'est-à-dire le sommet de la toiture (5), est réalisé par le récepteur (4) lui-même. La structure formant toiture (5) ainsi décrite se situe dans le prolongement de la surface horizontale (2d) de la charpente métallique (2), et forme un toit pour celle-ci.According to a particular embodiment of the invention, the roof structure (5) is composed of metal profiles (5a) and is in the form of a right prism comprising three substantially rectangular sides and two triangular bases (5b). The first side of the roof structure (5) corresponds to the surface (2d) receiving the linear reflectors (3). In other words, the metal sections constituting this first side are constituted by the longitudinal members (2b) and the crosspieces (2c) of the horizontal surface (2d) of the frame (2). The second and third sides of the prism form the sides (5c, 5d) of the roof (5). In this particular embodiment, said panels (5c, 5d) are arranged on either side of the receiver (4) and are fixed thereto. In other words, the edge opposite the surface (2d) receiving the linear reflectors (3), that is to say the top of the roof (5), is formed by the receiver (4) itself. even. The roof structure (5) thus described is in the extension of the horizontal surface (2d) of the metal frame (2), and forms a roof for it.

Il va de soi que le récepteur (4) pourra ne pas être intégré à la structure formant toiture sans sortir du cadre de l'invention. Selon une caractéristique de l'invention, les deuxième et troisième côtés (5c, 5d) et les bases triangulaires (5b) de la toiture (5), c'est-à-dire les pans et les côtés latéraux de la structure formant toiture (5), sont vitrés. Les vitres (7) sont de préférence revêtues sur leurs deux faces d'un revêtement anti-réfléchissant afin de ne pas réfléchir les rayons du soleil et ne pas diminuer le rendement de conversion héliothermique.It goes without saying that the receiver (4) may not be integrated into the roof structure without departing from the scope of the invention. According to one characteristic of the invention, the second and third sides (5c, 5d) and the triangular bases (5b) of the roof (5), that is to say the sides and the lateral sides of the roof structure (5), are glazed. The windows (7) are preferably coated on both sides with an anti-reflective coating so as not to reflect the sun's rays and not to reduce the solar thermal conversion efficiency.

Ainsi, la structure formant toiture (5) forme une sorte de serre enfermant et protégeant les éléments réflecteurs (3), récepteur (4) et le système de suivi de la trajectoire solaire. De cette manière lesdits éléments précités sont protégés des salissures. Les performances des réflecteurs (3) et du récepteur (4) ne sont pas dégradés, ceux-ci sont également protégés contre les impacts. Le système de suivi de la trajectoire solaire ne s'encrasse pas. Il en résulte un rendement optimal de conversion héliothermique, une maintenance moins fréquente et un coût de fonctionnement moindre. La structure formant toiture (5) permet également au collecteur de chaleur (1) selon l'invention de mieux supporter les contraintes environnementales telles que la grêle, la neige, la pluie ou les vents de sable. Les éléments réflecteurs (3) sont protégés et peuvent ainsi être moins robuste que ceux de l'art antérieur au profit d'une meilleure réflectivité. En effet, la couche de verre généralement présente sur les réflecteurs traditionnels peut être supprimée. Le poids desdits réflecteurs (3) peut être diminué ce qui entraine une consommation moindre d'énergie nécessaire pour faire entrer en rotation lesdits réflecteurs linéaires (3), et par conséquent un coût de fabrication et de fonctionnement moindre.Thus, the roof structure (5) forms a kind of greenhouse enclosing and protecting the reflector elements (3), receiver (4) and the tracking system of the solar path. In this way said aforementioned elements are protected from soiling. The performance of the reflectors (3) and the receiver (4) are not degraded, they are also protected against impacts. The tracking system of the solar path does not get dirty. This results in optimum solar thermal conversion efficiency, less frequent maintenance and lower operating cost. The roof structure (5) also allows the heat collector (1) according to the invention to better withstand environmental stresses such as hail, snow, rain or sandstorms. The reflector elements (3) are protected and can thus be less robust than those of the prior art in favor of better reflectivity. Indeed, the glass layer generally present on traditional reflectors can be removed. The weight of said reflectors (3) can be decreased resulting in a lower power consumption required to rotate said linear reflectors (3), and therefore a lower manufacturing and operating cost.

D'une manière connue de l'état de la technique, le récepteur (4) comprend un ou plusieurs tubes en acier (4a) dans lesquels circule le fluide caloporteur à chauffer. Lesdits tubes en acier (4a) sont revêtus d'un revêtement sélectif spécial assurant une forte absorptivité sur le spectre solaire, ainsi qu'une faible émissivité à température d'utilisation. Le récepteur (4) comprend également un réflecteur secondaire (8) et un caisson d'isolation (non représenté) comportant un isolant thermique agencé au-dessus des tubes en acier (4a). Le réflecteur secondaire (8) se présente avantageusement sous la forme d'un concentrateur parabolique composé adapté aux réflecteurs linéaires (3), réalisé en métal poli profilé ou en verre cintré à chaud. Ce réflecteur secondaire (8) est agencé sur des longerons parcourant l'intérieur de la structure. Ces longerons peuvent notamment également supporter le matériau isolant ainsi qu'un éventuel caisson métallique assurant la rigidité de l'ensemble. Il est bien évident que le récepteur (4) pourra ne pas comprendre de réflecteur secondaire (8) et que, pour un récepteur (4) comprenant un ou plusieurs tubes en verre sous vide, 20 l'isolant thermique pourra être agencé autour desdits tubes en verre sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Les tubes en acier (4a) peuvent être supportés par des dispositifs à rouleaux, situés sur des traverses reliant les pans (5c, 5d) de la toiture (5) entre eux. Ces tubes (4a) peuvent 25 également être maintenus par le haut du récepteur (4), par l'intermédiaire d'un anneau encerclant lesdits tubes (4a) et permettant leur dilatation longitudinale au moyen de roulettes par exemple. Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, les pans vitrés (5c, 5d) de la 30 toiture (5) comprennent des rails (9) disposés longitudinalement. Ces rails longitudinaux (9) sont répartis sur la largeur des pans (5c, 5d) et sont aptes à recevoir, avec capacité de déplacement sur lesdits rails (9), un dispositif automatisé et motorisé de nettoyage (10) des vitres (7). Plus précisément, ces rails longitudinaux (9) sont reçus entre les profilés métalliques (5a) constitutifs desdits pans (5c, 5d). En référence à la figure 5, ces rails 35 longitudinaux (9) comprennent une section transversale de forme générale en U adaptée pour recevoir des éléments de roulement, telles des roulettes (11), du dispositif automatisé de nettoyage (10). Ces rails (9) en U comprennent de plus, deux ailettes latérales (9a) faisant saillies latéralement des branches du U et parallèlement à la base dudit U. Ces ailettes (9a) s'étendent sur toute la longueur desdits rails (9) et permettent de recevoir, par 5 vissage, collage, ou autres techniques de fixation, les vitres (7) des pans (5c, 5d) de la toiture (5). En référence aux figures 2 et 3, le système automatisé de nettoyage (10) est de forme générale parallélépipédique, de faible dimension dans le sens de la largeur pour ne pas 10 gêner l'incidence du rayonnement solaire. Le système automatisé de nettoyage (10) comprend dans une forme de réalisation particulière quatre roues (11) destinées à être reçues dans les rails longitudinaux (9) des pans (5c, 5d) de la toiture (5). Le système automatisé de nettoyage (10) comprend également un moteur (12) lui permettant d'actionner les roues (11) permettant le déplacement le long desdits rails longitudinaux (9) 15 pour le nettoyage des vitres (7). Le système automatisé de nettoyage (10) comprend sur sa surface (10a) en regard des vitres (7), et agencés sur la totalité de la longueur dudit dispositif (10), une brosse (13), des buses d'aspersion d'eau (14) reliées à un réservoir à eau (14a), un tampon humide (15), un moyen de séchage (16) de la vitre (7) tel qu'un deuxième tampon sec, et/ou une raclette, et/ou un circuit de refroidissement du moteur (12) 20 pour le séchage thermique. Le système automatisé de nettoyage (10) comprend également sur l'une de ses faces, de préférence sur une face latérale, un panneau de contrôle (18) assujetti au moteur (12) et permettant de programmer ledit dispositif (10). Le dispositif (10) peut comprendre sur 25 cette même face par exemple, en fonction du type de moteur utilisé, soit un prise d'entrée (19) de courant continu pour la charge de batteries reliées au moteur électrique par exemple, soit une trappe (19) de remplissage de combustible dans le cas d'un moteur thermique. 30 On observera que le panneau de contrôle (18) pourra être positionné sue la face supérieure du système automatisé de nettoyage (10) sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Deux dispositifs automatisés de nettoyage (10) tels que décrits ci-dessus sont mis en oeuvre dans le collecteur de chaleur (1) selon l'invention, un sur chaque pan vitré (5c, 5d). 35 Les pans (5c, 5d) de la toiture (5) comprennent également des rails transversaux (20) croisant les rails longitudinaux (9) et étant destinés à l'écoulement de l'eau hors de la structure, provenant soit des buses d'aspersion d'eau (14) du dispositif automatisé de nettoyage (10), soit de la pluie. Une gouttière (21) est agencée aux extrémités des rails transversaux (20) à des fins de récupération d'eau de lavage par exemple. De la même manière que les rails longitudinaux (9), ces rails transversaux (20) comprennent une section transversale de forme générale en U, et deux ailettes latérales (20a) faisant saillies latéralement des branches du U et parallèlement à la base dudit U. Ces ailettes (20a) s'étendent sur toute la longueur desdits rails (20) et permettent de recevoir, par vissage, collage, ou autres techniques de fixation, les vitres (7) des pans (5c, 5d) de la toiture (5). En référence à la figure 4, le collecteur (1) selon l'invention comprend également, selon une autre forme de réalisation, un système de protection (22) des vitres (7) contre les impacts. Ce système de protection (22) se présente sous la forme de rouleaux (23) disposés au sommet de la toiture (5), comprenant des filets (24) anti-grêle aptes à être déroulés soit manuellement, soit de manière automatisée, de part et d'autre de la toiture (5) de manière à recouvrir les pans (5c, 5d) vitrés. Des roulettes (non représentées) permettent au système de protection (22) de se dérouler le long des rails transversaux (20). De préférence, des câbles (non représentés) permettant le guidage dudit filet (24) sont agencés aux extrémités dudit filet (24). Le filet (24) comprend à cet effet, une pluralité d'oeillets (non représentés) disposés le long de ces côtés parallèles aux rails transversaux (20) et traversés par lesdits câbles pour un guidage optimal dudit filet (24).In a manner known from the state of the art, the receiver (4) comprises one or more steel tubes (4a) in which circulates the heat transfer fluid to be heated. Said steel tubes (4a) are coated with a special selective coating ensuring a high absorptivity on the solar spectrum, as well as a low emissivity at the temperature of use. The receiver (4) also comprises a secondary reflector (8) and an insulation box (not shown) having a thermal insulator arranged above the steel tubes (4a). The secondary reflector (8) is advantageously in the form of a parabolic concentrator compound adapted to linear reflectors (3), made of profiled polished metal or hot bent glass. This secondary reflector (8) is arranged on longitudinal members traversing the interior of the structure. These longitudinal members may also support the insulating material and a possible metal box ensuring the rigidity of the assembly. It is obvious that the receiver (4) may not include a secondary reflector (8) and that for a receiver (4) comprising one or more vacuum glass tubes, the thermal insulation may be arranged around said tubes glass without departing from the scope of the invention. The steel tubes (4a) can be supported by roller devices, located on crosspieces connecting the panels (5c, 5d) of the roof (5) between them. These tubes (4a) can also be held by the top of the receiver (4), via a ring encircling said tubes (4a) and allowing their longitudinal expansion by means of wheels for example. According to a particular embodiment of the invention, the glazed sections (5c, 5d) of the roof (5) comprise rails (9) arranged longitudinally. These longitudinal rails (9) are distributed over the width of the panels (5c, 5d) and are able to receive, with capacity for movement on said rails (9), an automated and motorized cleaning device (10) for the windows (7). . More specifically, these longitudinal rails (9) are received between the metal sections (5a) constituting said sections (5c, 5d). With reference to FIG. 5, these longitudinal rails (9) comprise a generally U-shaped cross-section adapted to receive rolling elements, such as rollers (11), of the automated cleaning device (10). These U-shaped rails (9) furthermore comprise two lateral wings (9a) projecting laterally from the branches of the U and parallel to the base of said U. These fins (9a) extend over the entire length of said rails (9) and allow to receive, by screwing, gluing, or other fastening techniques, the panes (7) of the panels (5c, 5d) of the roof (5). With reference to FIGS. 2 and 3, the automated cleaning system (10) is generally parallelepipedal in shape, of small size in the width direction so as not to hinder the incidence of solar radiation. The automated cleaning system (10) comprises in a particular embodiment four wheels (11) to be received in the longitudinal rails (9) of the panels (5c, 5d) of the roof (5). The automated cleaning system (10) also comprises a motor (12) enabling it to actuate the wheels (11) allowing movement along said longitudinal rails (9) for the cleaning of the windows (7). The automated cleaning system (10) comprises on its surface (10a) facing windows (7), and arranged over the entire length of said device (10), a brush (13), spray nozzles water (14) connected to a water tank (14a), a wet pad (15), a drying means (16) of the pane (7) such as a second dry pad, and / or a scraper, and / or an engine cooling circuit (12) for thermal drying. The automated cleaning system (10) also comprises on one of its faces, preferably on a side face, a control panel (18) secured to the motor (12) and for programming said device (10). The device (10) may comprise on the same face for example, depending on the type of motor used, either a DC input socket (19) for charging batteries connected to the electric motor for example, or a hatch (19) for fuel filling in the case of a heat engine. It will be observed that the control panel (18) can be positioned on the upper face of the automated cleaning system (10) without departing from the scope of the invention. Two automated cleaning devices (10) as described above are implemented in the heat collector (1) according to the invention, one on each pan glazed (5c, 5d). The sections (5c, 5d) of the roof (5) also comprise transverse rails (20) intersecting the longitudinal rails (9) and being intended for the flow of water out of the structure, coming either from the nozzles spraying water (14) with the automated cleaning device (10), ie rain. A gutter (21) is arranged at the ends of the transverse rails (20) for washing water recovery for example. In the same way as the longitudinal rails (9), these transverse rails (20) comprise a cross section of generally U-shaped, and two lateral wings (20a) projecting laterally from the branches of the U and parallel to the base of said U. These fins (20a) extend over the entire length of said rails (20) and allow to receive, by screwing, gluing, or other fastening techniques, the panes (7) of the panels (5c, 5d) of the roof (5). ). Referring to Figure 4, the collector (1) according to the invention also comprises, in another embodiment, a protection system (22) of the windows (7) against impacts. This protection system (22) is in the form of rollers (23) arranged at the top of the roof (5), comprising threads (24) anti-hail able to be unwound either manually or automatically, from and other of the roof (5) so as to cover the panels (5c, 5d) glazed. Casters (not shown) allow the protection system (22) to run along the transverse rails (20). Preferably, cables (not shown) for guiding said net (24) are arranged at the ends of said net (24). The net (24) comprises for this purpose, a plurality of eyelets (not shown) disposed along these sides parallel to the transverse rails (20) and traversed by said cables for optimum guidance of said net (24).

La structure formant toiture (5) du collecteur de chaleur solaire (1) selon l'invention comprend avantageusement un système de ventilation et de filtration (25) de l'air présent sous la structure formant toiture (5). Ce système de ventilation et de filtration (25) de l'air est en communication à la fois avec l'intérieur et l'extérieur de la structure formant toiture (5), notamment par l'intermédiaire d'un orifice présent dans une des vitres (7) de l'un des côté latéraux (5b) de la structure formant toiture (5), et permet de maîtriser la qualité de l'air sous la structure formant toiture (5) afin de limiter les effets de dégradation des performances, associés à l'humidité, la salinité de l'air ambiant, la poussière ou toute autre particule pouvant participer à cette dégradation.The roof structure (5) of the solar heat collector (1) according to the invention advantageously comprises a ventilation system and filter (25) of the air present under the roof structure (5). This air ventilation and filtration system (25) is in communication with both the inside and the outside of the roof structure (5), in particular via an orifice present in one of the windows (7) of one of the lateral sides (5b) of the roof structure (5), and makes it possible to control the quality of the air under the roof structure (5) in order to limit the effects of degradation of the performances , associated with humidity, salinity of the ambient air, dust or any other particle that can participate in this degradation.

Le collecteur de chaleur solaire (1) selon l'invention peut de la même manière comprendre un système de contrôle (26) de la température de l'air présent sous la structure formant toiture (5).The solar heat collector (1) according to the invention can likewise comprise a control system (26) for the temperature of the air present under the roof structure (5).

Comme il ressort de ce qui précède, l'invention fournit un collecteur de chaleur solaire à réflecteur linéaire présentant des coûts de fabrication, de construction et de maintenance peu élevé tout en présentant un rendement de conversion héliothermique élevé. Les éléments réflecteur, récepteur et de suivi de la trajectoire solaire, dudit collecteur ne sont pas soumis aux contraintes environnementales ni sujets aux salissures. Le collecteur selon l'invention est résistant aux sollicitations mécaniques et n'est pas trop fragile. Ses coûts de fabrication, de fonctionnement et d'entretien sont réduits, et ledit collecteur donne entière satisfaction.As can be seen from the foregoing, the invention provides a linear reflector solar heat collector having low manufacturing, construction and maintenance costs while having a high solar thermal conversion efficiency. The reflector, receiver and tracking elements of the solar path of said collector are not subject to environmental constraints nor subject to soiling. The collector according to the invention is resistant to mechanical stresses and is not too fragile. Its manufacturing, operation and maintenance costs are reduced, and said collector is entirely satisfactory.

Claims

REVENDICATIONS1. Solar collector (1) with linear reflector (3) comprising a frame (2) defining a horizontal surface (2d) receiving at least one linear reflector (3) with rotational capacity about its longitudinal central axis, said reflector (3) ) being able to follow the solar trajectory and to focus the radiation of the sun on a receiver (4) intended to transfer the heat produced by the solar radiation to a coolant, said receiver (4) being arranged horizontally, at the right of the reflector (3), parallel thereto, characterized in that it comprises a roof structure (5) covering all the reflector elements (3), receiver (4), and tracking the solar path, and in that the panels (5c, 5d) and the side walls (5b) of the roof (5) are glazed.

2. solar heat collector (1) according to claim 1, characterized in that the roof structure (5) is in the form of a right prism comprising three substantially rectangular sides and two triangular bases, a first side corresponds to the surface (2d) receiving at least one reflector (3), and the second and third sides (5c, 5d) correspond to the sides of the roof structure (5) and the triangular bases (5b) correspond to the side walls of said structure (5).

3. solar heat collector (1) according to claim 2, characterized in that the stop opposite said surface (2d) receiving the reflector (3) is performed by the receiver (4) itself.

4. solar heat collector (1) according to claim 1, characterized in that the sections (5c, 5d) comprise rails (9) arranged longitudinally, said longitudinal rails (9) are adapted to receive, with the ability to move on said rails (9), an automated and motorized cleaning device (10) for windows (7) comprising water spray nozzles (14), a squeegee (16) or brush (13) and a water tank ( 14a).

5. solar heat collector (1) according to claim 1, characterized in that the sections (5c, 5d) comprise rails (20) arranged transversely allowing the flow of water out of the structure (5).

6. solar heat collector (1) according to claim 1, characterized in that it comprises a protection system (22) of the windows (7) against impacts.

7. solar collector (1) according to claim 5, characterized in that it comprises a channel (21) arranged at the ends of the transverse rails (20).

8. solar heat collector (1) according to claim 1, characterized in that it comprises a ventilation system and filter (25) of the air present under the roof structure (5).

9. Solar heat collector (1) according to claim 1, characterized in that it comprises a system for controlling the temperature (26) of the air present under the roof structure (5).

10. solar heat collector (1) according to claim 1, characterized in that the reflector (3) comprises a stack of polymeric materials with very high reflectivity.

11. solar heat collector (1) according to claim 1, characterized in that the receiver (4) comprises at least one metal tube (4a) comprising a heat transfer fluid in motion, and a thermal insulation system, and an overconcentration device in the form of a secondary reflector (8) positioned above said receiver (4).