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silver nitrate
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nitrate
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sani
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Gene Or Protein
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Etre
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DANS
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Est A
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Physical
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de 96 percent
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70 percent
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2520093A1
Family ID 2281125
Probable Assignee Omia
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
EN Title The device for collecting and storing solar energy contains a
collector or absorber, in which a heat-transfer fluid...
FR Title PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUX INSTALLATIONS DE CAPTAGE ET DE
STOCKAGE D'ENERGIE SOLAIRE
Abstract
_________________________________________________________________
The device for collecting and storing solar energy contains a
collector or absorber, in which a heat-transfer fluid circulates, a
reflector for concentrating or focussing the solar radiation onto the
absorber and means, with which the reflector can track the position of
the sun. Such a device is according to the invention characterised in
that there is arranged in front of the absorber an optical system for
concentrating the solar radiation onto the absorber.
INSTALLATION DE CAPTAGE ET DE STOCKAGE D'ENERGIE SOLAIRE, DU TYPE QUI
COMPREND UN CAPTEUR DANS LEQUEL CIRCULE LE FLUIDE CALOPORTEUR, UN
REFLECTEUR POUR CONCENTRER OU FOCALISER LE RAYONNEMENT SOLAIRE SUR LE
CAPTEUR, ET DES MOYENS POUR ASSURER UNE ORIENTATION AUTOMATIQUE DU
REFLECTEUR EN FONCTION DE LA POSITION DU SOLEIL, CETTE INSTALLATION
ETANT CARACTERISEE EN CE QU'ELLE COMPORTE, DEVANT LE CAPTEUR 12, UN
DISPOSITIF OPTIQUE 20, 24 POUR CONCENTRER LE RAYONNEMENT SOLAIRE SUR
LEDIT CAPTEUR.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention est relative a des perfectionnements apportes
aux installations de captage et de stockage d'energie solaire, en vue
de la production d'water chaude pour usages domestiques ou
industriels.
On sait que les dispositifs a rendement eleve actuellement connus,
pour le captage de l'energie solaire, comprennent essentiellement deux
parties distinctes a - un capteur, ou element recepteur de ltenergie
calorifique solaire, dans lequel circule le fluide caloporteur, ce
capteur pouvant etre du type plan ou du type lineaire; b - un
reflecteur, de forme generalement parabolique, cylindrique ou cylindro
parabolique, dont le role est de concentrer ou de focaliser le
rayonnement solaire sur le capteur.
Ces dispositifs comportent en outre des moyens assurant une
orientation automatique du reflecteur et du capteur, en fonction de la
position du soleil.
La presente invention se propose d'apporter des perfectionnements a ce
type d'installation, en vue, notamment, d'en ameliorer le rendement.
A cet effet, l'invention concerne une installation de captage et de
stockage d'energie solaire du type qui comprend un capteur dans lequel
circule le fluide caloporteur, un reflecteur pour concentrer ou
focaliser le rayonnement solaire sur le capteur, et des moyens pour
assurer une orientation automatique du reflecteur en fonction de la
position du soleil, cette installation etant caracterisee en ce qu'on
place devant le capteur un systeme optique, par exemple du type loupe,
lentille, optique de Fresnel ou autre, afin de concentrer le
rayonnement solaire. Selon l'invention, ce systeme optique peut etre
place devant le reflecteur et/ou directement devant la capteur, de
maniere a augmenter la puissance du rayonnement solaire concentre par
le reflecteur sur les elements du capteur dans lequel circule le
fluide caloporteur.
Selon une caracteristique de l'invention, on fait le vide dans le
capteur jusqu'a un niveau eleve, des joints speciaux etant alors
prevus pour assurer l'etancheite, en tenant compte des differences de
coefficients de dilatation des divers materiaux utilises.
Selon encore une autre caracteristique de cette invention, la surface
du reflecteur est constituee par une feuille d'aluminium traite au
nitrate d'anitrate- gent et protSgdcpar une pellicule transparente
anti-ultraviolet.
Selon l'invention, l'installation est completee par un moyen
d'accumulation des calories recuperees, qui consiste en un caisson
isole contenant des materiaux stockant ltenergie calorifique, dans
lequel est positionne un serpentin alimente par le fluide caloporteur
venant du capteur.
Selon une autre caracteristique de l'invention, on prevoit un systeme
d'asservissement pour assurer la securite, soit pendant les periodes
de grande chaleur, soit lorsque l'water chaude produite n'est pas
utilisee, ce systeme consistant en une derivation du liquide provenant
du capteur vers le moyen de stockage, pour abaisser la temperature de
l'water dans le circuit ou elle circule.
D'autres caracteristiques et avantages de cette invention ressortiront
de la description faite ci-apres, en reference aux dessins annexes,
qui en illustrent divers exemples de rkalisation depourvus de tout
caractere limitatif.
Sur les dessins
- les Figures 1 et 2 sont des vues sch8matiques, en ewlevation
laterale et en coupe, de deux exemples de realisation de capteur selon
l'invention;
- la Figure 3 est une vue en perspective, avec arrachement partiel,
d'un dispositif de stockage des calories selon cette invention
- les Figures 4 et 5 sont des schemas de principe pour illustrer le
mode d'asservissement d'une installation selon l'invention.
On se refere en premier lieu a la Figure 1.
Cette Figure represente, de facon tres schematique, un collecteur
solaire qui comprend un erecteur parabolique 10 et un capteur plan 12,
dans lequel circule le fluide caloporteur rechauffe par le rayonnement
solaire concentre par le reflecteur 10. Pour assurer une orientation
automatique du reflecteur 10 en fonction de la position du soleil,
l'ensemble capteur-reflecteur est a inclinaison variable, par
l'intermediaire de verins asservis tels que 16, tonte l'installation
etant par ailleurs montee sur une embase rotative 18 a positionnement
controle, afin d'obtenir toujours une orientation convenable du
reflecteur lui permettant de capter le rayonnement solaire quelle que
soit l'heure.
Selon l'invention, on place devant le capteur 12 un systeme optique
formant loupe evw lentille, afin d'augmenter considerablement la
puissance du rayonnemaxt solaire. Dans l'exemple represente sur la
Figure 1, ce systeme optique est realise sous la forme d'une lentille
20, bombee sur ses deux faces, executee en un verre traite ou en une
matiere plastique, par exemple de la fibre de verre, un verre
acrylique ou similaire, resistants aux hautes temperatures. Bien
entendu, des joints, tels que 22, assurent ltetancheite.
On peut egalement, toujours selon l'invention, placer un systeme
optique augmentant la puissance des rayons solaires, devant le
reflecteur 10.
Dans l'exemple represente, ce systeme optique est une lentille 24,
bombee sur ses deux cotes, encastree dans la paroi frontale du boitier
28 recevant le capteur et le reflecteur. Bien entendu, on peut, sans
sortir du cadre de l'invention, utiliser une optique de Fresnel a la
place de la lentille 24.
Toujours pour augmenter la puissance des rayons solaires, on fait le
vide dans le capteur. Afin de maintenir la valeur de ce vide au niveau
eleve maximum, on prevoit des joints 26 concus de facon a assurer une
etancheite parfaite, tenant compte des dilatations differentes des
divers materiaux constituant l'installation.
Selon l'invention, la surface du reflecteur 10 est constituee d'une
feuille d'aluminium traite au silver nitrate et protegespar une
pellicule spe- ciale transparente anti-ultraviolet. On obtient ainsi
un rendement de l'ordre de 96 percent, resultat impossible a obtenir
avec les capteurs solaires connus actuellement, qui assurent, dans les
meilleurs cas, un rendement de l'ordre de 60 a 70 percent.
Le traitement au silver nitrate permet d'obtenir une tenue du brillant
de la surface du reflecteur de l'ordre de plusieurs annees, ce qui
permet de maintenir un pouvoir reflechissant eleve.
La variante representee sur la Figure 2 est une installation de
captage qui comporte un reflecteur cylindrique 10' qui focalise
l'energie solaire sur un capteur linaire 30, de type connu. La
puissance du rayonnement solaireest, ici encore, amelioree par la
presence d'une lentille 24', analogue a la lentille 24 du dispositif
represente sur la Figure 1. Pour ameliorer le rendement de ce
collecteur, on peut y faire le vide, la valeur elevee de ce vide etant
maintenue par la presence des joints 26', de conception analogue aux
joints 26 du systeme decrit ci-dessus en regard de la Figure 1.
Les perfectionnements decrits ci-dessus permettent d'augmenter
considerablement la puissance thermique, et donc le rendement de
l'installa tion. il en resulte que la temperature de fonctionnement
peut s'enlever a plus de 300"C, selon les dispositions et les lieux
d'implantation, et, pour cette raison, on fait circuler dans les
circuits un fluide caloporteur a haute tempe rature.
Tant dans un but d'economie que de securite, l'invention prevoit des
moyens pour accumuler les calories, pendant les periodes les plus
avantageuses a ltelevation de la temperature du fluide caloporteur. A
cet effet (Fig.
3), l'installation comporte en outre un caisson 32, contenant des
materiaux aptes au stockage des calories, et dans lequel est
positionne un serpentin 34, dans lequel circule le fluide caloporteur
venant du capteur et charge d'apporter les calories a l'accumulateur.
Dans l'exemple de realisation represente sur le dessin, cet
accumulateur 32 est de conception et de realisation particulierement
simples et ecognomiques. n est en effet realise en ciment arme, isole
a l'inteneur, sa capacite interne etant remplie de materiaux pouvant
accumuler l'energie calorifique, par exemple des galets 36.
L'accumulateur 32 peut etre enterre, ou simplement pose sur terre, a
l'interieur ou a l'exterieur d'un local. Les calories ainsi stockees
sont destinees a etre utilisees en periode d'hiver, ou durant les
jours sans ensoleillement.
L'invention prevoit en outre des moyens d'asservissement pour assurer
la securite de l'installation pendant les periodes de grande chaleur
ou de non utilisation de l'water chaude, par derivation du liquide
rechuffe a haute tempe rature provenant du capteur vers le serpentin
34 de l'accumulateur 32, afin de realiser un abaissement de la
temperature dans le circuit de circulation du fluide caloporteur.
On se refere aux Figures 4 et 5, qui illustrent deux exemples de reali
sation non limitatifs de raccordement hydraulique et de regulation
d'une installation selon l'invention.
Sur la Figure 4, l'installation comporte un premier echangeur 38 pour
rechauffer de l'water R pour une installation de chauffage central, un
second echangeur 40, pour chauffer de l'water E a usage sanitaire, et
un accumulateur de calories 32, du type decrit ci-dessus en regard de
la Figure 3. Cette Fi gure montre clairement les differentes conduites
dans lesquelles circule le fluide caloporteur derivant du capteur en S
et repartant vers ce capteur en E, apres epuisement de ses calories.
L'installation comporte un systeme de vannes V1 a V4, et une pompe P
pour assurer la distribution selective du fluide caloporteur en
fonction des besoins, ces vannes et la pompe P etant sous le controle
et la commande de regulateurs R1 - R4 et de sondes s1... sn, comme on
le decrira plus loin.
L'installation representee sur la Figure 5 est identique a celle de la
Figure 4, sauf qu'elle ne comporte pas d'echangeur 38 pour le
rechauffage d'water de chauffage central. Dans les deux installations
R1 est un regulateur differentiel pour la commande de la pompe P et de
la selection du circuit
- circuit capteur
- circuit stockage.
R2, R et R4 sont respectivement des regulateurs differentiels pour la
3 commande de selection de circuit de l'echangeur
T. designe la temperature maximale du ballon de l'echangeur d'water
sani taire 40;
T. designe la temperature maximale du ballon de l'echangeur d'water de
chauffage 38
T designe la temperature d'une sonde s. n
On remarquera que les regulateurs peuvent etre regroupes en un seul et
meme appareil (par exemple, du type micro-ordinateur), suivant la
technologie utilisee.
La regulation s'effectue de la facon suivante
1 - Selection des circuits echangeurs:
T1 greater than T2 avec T2 less than Ti, V2: sur circuit 1-2.
T1 greater than T2, avec T2 # Ti, V2: sur circuit 1-3.
T1 4 T2, V2: sur circuit 1-3.
T4 greater than T5, avec T C Tj, V3: sur circuit 1-2.
T4 greater than T5, avec T5 greater than Tj, V3: sur circuit 1-3.
T4 # T5 V3: sur circuit 1-3.
T7 greater than T8, V4: sur circuit 1-2.
T7 # T8 V4: sur circuit 1-3.
20 - Selection du circuit capteur
V1: sur circuit 1-2. lorsque T greater than T3, ou a T ou a T
10 6 9 mise en fonctionnement de la pompe P.
3 - Selection du circuit stockage
V1: sur circuit 1-3 lorsque T greater than T ou a T
9 6 mise en fonctionnement de la pompe P, le regulateur R4 ne
fonctionne plus, et la voie passante de la vanne V4 est toujours 1-2.
On notera que, lorsque les divers echangeurs 38, 40 sont mis hors
service par l'utilisateur, le circuit de la vanne est: 1-3.
L'installation de regulation decrite ci-dessus en reference aux
Figures 4 et 5 permet d'obtenir une excellente securite pendant les
periodes de grande chaleur, et, en cas de non utilisation de l'water
chaude. Toutefois, dans le cas d'absences tres prolongees de
l'utilisateur, entraidant l'arret de l'installation, pour obtenir une
securite totale, on prevoit un capuchon metallique ou en tout autre
materiau, qui vient se placer sur l'avant du capteur, afin d'arreter
toute transmission du rayonnement solaire vers le capteur. Il en
resulte que celuici ne fonctionne plus.
Il ressort de la description ci-dessus que l'invention apporte une
installation de captage d'energie solaire et de stockage d'energie
calorifique fonc tonnant avec un rendement exceptionnel et en toute
securite.
Il demeure bien entendu que cette invention n'est pas limitee aux
exemples de realisation decrits et representes, mais qu'elle en
englobe toutes les variantes.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 - Installation de captage et de stockage d'energie solai re, du type
qui comprend un capteur dans lequel circule le fluide caloporteur, un
reflecteur pour concentrer ou focaliser le rayonnement solaire sur le
capteur, et des moyens pour assurer une orientation automatique du
reflecteur en fonction de la position du soleil, cette installation
etant caracterisee en ce qu'elle comporte, devant le capteur (12-30),
un dispositif optique (20, 24, 24') pour concentrer le rayonnement
solaire sur ledit capteur.
2 - Installation selon la revendication 1, caracterisee en ce que le
dispositif optique est du type loupe, lentille, optique de Fresnel.
3 - Installation selon l'une des revendications 1 ou 2, caracterisee
en ce que le systeme optique est place devant le reflecteur 10, et/ou
directement devant le capteur.
4 - Installation selon l'une quelconque des revendications
precedentes, caracterisee en ce qu'on fait le vide dans le capteur
jusqu'a un niveau eleve, des joints speciaux (26, 26') etant prevus
pour assurer l'etancheite en tenant compte des differences de
coefficients ded dilatation des divers materiaux utilises.
5 - Installation selon l'une quelconque des revendications
precedentes, caracterisee en ce que la surface du reflecteur (10, 10')
est constituee par une feuille d'aluminium traite au silver nitrate et
protegee par une pellicule transparente anti-ultraviolet.
6 - Installation selon l'une quelconque des revendications
precedentes, caracterisee en ce qu'elle comporte un moyen
d'accumulation des calories recuperees qui consiste uen un caisson
isole (32) contenant des materiaux pouvant emmagasiner les calories,
et dans lequel est positionne un serpentin (34) alimente par le fluide
caloporteur venant du capteur.
7 - Installation selon la revendication 6, caracterisee en ce que
ledit caisson est realise en ciment arme, et en ce que sa capacite
interne est garnie d'un materiau divise constitue, notamment, de
galets (36) au sein de la masse desquels est noye ledit serpentin
(34).
8 - Installation selon l'une quelconque des revendications
precedentes, caracterisee en ce qu'elle comporte un systeme
d'asservissement et de regulation pour assurer la securite, soit
pendant les periodes de grande chaleur, soit lorsque l'water chaude
produite n'est pas utilisee, ce systeme consistant en une derivation
du liquide provenant du capteur, vers les moyens de stockage (32),
pour abaisser la temperature de l'water dans le circuit ou elle
circule.
9 - Installation selon l'une quelconque des revendications
precedentes, caracterisee en ce qu'on place un capuchon sur l'avant du
coapteur, afin d'arreter toute transmission des rayons solaires vers
le capteur lorsque l'installation est mise hors service.
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