CH648403A5 - Dispositif a structure gonflable d'echange thermique. - Google Patents
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Description
La présente invention concerne un dispositif à structure gonflable d'échange thermique permettant à la fois la réception et l'émission de chaleur, pour assurer soit la production de chaleur, soit la production de froid.
La production de froid, par utilisation du rayonnement solaire, s'effectue en général par l'intermédiaire de machines à absorption dans lesquelles l'évaporation du fluide est entretenue par la chaleur solaire. A cause des difficultés qui se présentent dans les pays chauds pour i€froidir le condenseur, il est nécessaire d'avoir recours, pour chauffer l'évaporateur, à des capteurs solaires à concentration afin d'augmenter la température de l'évaporateur.
Toutefois, le rendement des installations serait encore notablement amélioré si l'on résolvait le problème de refroidissement du condenseur dans les pays chauds.
Afin d'éviter le surdimensionnement des surfaces d'échange à l'intérieur des habitations, et afin d'obtenir un bon rendement dans l'obtention de froid par un groupe de réfrigération à absorption, il est nécessaire de disposer de températures se situant dans la fourchette des températures moyennes entre 150 et 300° C. Pour obtenir ces températures, on a recours à des dispositifs de captage associés à des dispositifs de concentration du rayonnement solaire, pouvant revêtir des formes paraboloïdales, cylindro-paraboloïdales, hémisphériques ou demi-cylindriques. Ces dispositifs doivent être constamment orientés face au soleil par un mécanisme d'orientation et d'entraînement approprié.
Les dispositifs de concentration et de captage du rayonnement solaire de ce type actuellement présentés sur le marché ont de multiples inconvénients. Ils sont lourds, ont une prise au vent trop forte qui dérègle les mécanismes d'orientation; le nettoyage obligatoire des réflecteurs est fastidieux; le dispositif électronique et mécanique de poursuite solaire est complexe et onéreux, du fait du poids des appareils et de la prise au vent, et utilise des moteurs puissants qui consomment de l'énergie; les mécanismes de transmission se bloquent fréquemment, notamment en cas de vents de sable.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des installations connues et de créer un dispositif de concentration et de captage du rayonnement solaire qui donne une grande souplesse d'utilisation, qui se module aux dimensions de l'emplacement d'application, qui se prête aisément à l'installation de très grandes surfaces de concentration et de captage, qui offre une faible prise au vent, une grande fiabilité, une grande légèreté et une grande facilité de transport, avec cependant un prix de revient très inférieur à celui des installations connues, qui permette à la fois de créer du froid et de la chaleur avec des moyens simples, légers, faciles à transporter sur le lieu de leur mise en place, qui soit relativement peu encombrant, très facile à entretenir et ne nécessite pas beaucoup de puissance de fonctionnement, qui assure à la fois un fonctionnement diurne, surtout pour la récupération de chaleur, et nocturne pour la récupération de froid, par émision de chaleur.
A cet effet, l'invention concerne un dispositif précisé dans la revendication 1.
Le fluide caloporteur refroidi pendant la nuit en utilisant le dispositif défini ci-dessus peut être stocké dans un réservoir tampon, et il est utilisé pendant le jour pour refroidir le condenseur des installations, par exemple des installations de production de froid, utilisant l'énergie solaire.
L'invention va être expliquée plus en détail en se référant à des exemples de réalisation représentés sur les dessins ci-joints, dans lesquels:
la fig. 1 est une représentation schématique en coupe transversale du dispositif,
la fig. 2 est une représentation schématique en coupe transversale d'une première variante du dispositif,
la fig. 3 est une représentation schématique en coupe transversale d'une seconde variante du dispositif,
la fig. 4 est une vue en coupe longitudinale partielle d'un dispositif à structure gonflable de concentration et de captage du rayonnement solaire,
la fig. 5 est une vue en coupe transversale du dispositif selon la fig. 4.
Le dispositif d'échange thermique conforme à l'invention comporte une enveloppe externe cylindrique souple 1 en matière plastique transparente aux rayons infrarouges, telle que du polyéthylène haute densité; cette enveloppe est maintenue dans sa forme cylindri5
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que par une surpression interne Pj. Coaxialement et à l'intérieur de cette enveloppe 1 est disposée une enveloppe cylindrique souple en matière plastique 2, sur la face interne de la paroi de laquelle est placé un revêtement, par exemple un dépôt d'aluminium, réfléchissant les rayons infrarouges par rapport à l'enveloppe externe 1. 5 Cette seconde enveloppe cylindrique souple 2 est maintenue à la surpression P1. Des canalisations d'alimentation 4 permettent d'amener, au voisinage de la génératrice supérieure de l'enveloppe externe 1, un fluide caloporteur (fournissant de la chaleur ou en absorbant) qui ruisselle alors sur l'enveloppe cylindrique interne 2, et qui subit 10 un échange thermique au cours de ce ruissellement par rayonnement avec l'atmosphère à travers l'enveloppe externe 1, ainsi que pour échanger des rayons infrarouges avec l'enveloppe 1, soit en récepteur, soit en émetteur. Le fluide caloporteur, après cet échange, se rassemble au voisinage de la génératrice inférieure de l'enveloppe 15 externe 1 pour être évacué par l'intermédiaire d'une canalisation d'évacuation 5, passe dans un réservoir tampon 7 et est recyclé par une pompe 6 dans la canalisation 4.
Le dispositif d'échange thermique décrit est entièrement statique, d'une très grande légèreté. Sa mise en œuvre et son transport sont 20 extrêmenent faciles puisqu'il se gonfle.
La variante de la fig. 2 a une surface réfléchissante 2' directement rapportée sur la face interne inférieure de l'enveloppe 1.
La fig. 3 montre une seconde variante dont la surface réfléchissante 2" est rapportée sur une plaque inclinée dans un plan diamé- 25 trai de l'enveloppe 1.
Les fig. 4 et 5 montrent de façon plus détaillée une forme de réalisation d'un dispositif orientable par asservissement sur la position du soleil.
Ce dispositif à structure gonflable de concentration et de captage 30 du rayonnement solaire comporte un concentrateur 10 constitué d'»ne enveloppe cylindrique souple 11 transparente, maintenue dans sa forme cylindrique par une surpression interne de gaz Pj, notamment du C02, supérieure à la pression atmosphérique. A chacune des extrémités de l'enveloppe cylindrique souple 11 est disposée une structure rigide 12 sur laquelle est fixée, de façon étanche, l'enveloppe 11. Cette structure 12 est solidaire d'un tourillon 13 porté libre en rotation par un support 14. Sur une des structures d'extrémité 12 est disposée une tubulure 15 munie d'un robinet pour permettre l'introduction dans l'enveloppe 11 du gaz exerçant la surpression P,. La moitié de la face interne de l'enveloppe 11 est munie d'un revêtement 16 réfléchissant le rayonnement solaire vers l'intérieur de l'enveloppe 11. Ce revêtement peut être un dépôt d'aluminium. L'autre demi-cylindre de la paroi de l'enveloppe 11 ne comporte pas de revêtement et reste transparent au rayonnement solaire incident (fig. 5).
Coaxialement à ce concentrateur 10, et solidairement avec lui, est disposé un récepteur 17 constitué par un tube de section circulaire en un matériau thermiquement bon conducteur. La face externe de la paroi 18 du récepteur 17 porte un revêtement absorbant sélectivement le rayonnement solaire. A chaque extrémité, le récepteur 17 porte une structure rigide 19 solidaire d'une canalisation 20 d'admission ou d'évacuation. Ces canalisations 20 permettent de faire circuler à l'intérieur du récepteur 17 un fluide caloporteur gazeux ou liquide. Avantageusement, les canalisations 20 sont d'une seule pièce avec les axes 13 du concentrateur 10, pour simplifier la construction et assurer un entraînement solidaire en rotation du concentrateur 10 et du récepteur 17, et simplifier les problèmes d'étanchement entre le récepteur mobile 17 et l'installation extérieure fixe de recyclage du fluide caloporteur.
La section transversale du récepteur est circulaire, mais on peut envisager des récepteurs différents.
Au dispositif qui vient d'être décrit est associé un dispositif d'asservissement électronique et d'entraînement, non représenté, pour entraîner en rotation un des axes 13 avec un couple d'entraînement extrêmement faible étant donné la légèreté de l'ensemble. Cet entraînement est encore plus faible si, suivant une variante, le dispositif est entouré par une enveloppe extérieure contenant un bain d'huile sur lequel flotte l'enveloppe intérieure.
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1 feuille dessins
Claims (10)
1. Dispositif à structure gonflable pour assurer un échange thermique entre un fluide caloporteur et l'extérieur de la structure, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une enveloppe cylindrique souple (1,11) en matière plastique transparente aux rayons infrarouges, maintenue dans sa forme par une surpression interne, et en ce qu'à l'intérieur de cette enveloppe est prévue une paroi réfléchissante en direction de l'enveloppe externe (1,11), et devant laquelle passe le fluide caloporteur (3) à refroidir ou à réchauffer, amené à l'intérieur-de l'enveloppe (1) par l'intermédiaire d'une canalisation d'alimentation (4,20) pour sortir par une canalisation d'évacuation (5) et être recyclé par une pompe (6) dans un réservoir tampon (7).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface réfléchissante (2', 2") est un revêtement sur la surface interne dans une enveloppe cylindrique souple (2) coaxiale à l'enveloppe (1) dans laquelle règne une pression de gaz (P2) supérieure à la pression de gaz (Pj) régnant entre cette enveloppe portant la surface réfléchissante et l'enveloppe (1).
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REVENDICATIONS
3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface réfléchissante (2', 2") est constituée par un revêtement sur la partie inférieure de la face interne de l'enveloppe (1) ou sur une plaque oblique selon un plan diamétral dans l'enveloppe (1).
4. Dispositif selon la revendication 1 pour la concentration et le captage du rayonnement solaire, caractérisé par un concentrateur (10) comportant à chacune de ses deux extrémités (12) un axe de tourillonnement (13) pour tourner autour de son axe longitudinal dans des supports d'extrémité (14), sa paroi en matière plastique comportant sur un demi-cylindre un revêtement interne (16) réfléchissant le rayonnement solaire vers l'intérieur, l'autre demi-cylindre' étant transparent au rayonnement solaire, par un récepteur (17) intérieur et coaxial à l'enveloppe en matière plastique (11), cette enveloppe dont il est solidaire en rotation étant en un matériau de bonne conductibilité thermique et étant munie extérieurement d'un revêtement absorbant sélectivement le rayonnement solaire, le récepteur (17) étant muni à chacune de ses extrémités (19) d'une canalisation d'admission ou d'évacuation (20) du fluide caloporteur, et par un moyen d'asservissement électronique et d'entraînement en rotation pour suivre le déplacement du soleil.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la matière plastique constituant l'enveloppe (2) du concentrateur (1) est stabilisée au rayonnement ultraviolet.
6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le revêtement réfléchissant (16) à l'intérieur de l'enveloppe (11) du concentrateur (10) est constitué par un dépôt d'aluminium.
7. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la surpression de gaz (Pj), notamment du gaz carbonique, régnant à l'intérieur du concentrateur (10) est supérieure d'environ 200 g/cm2 à la pression atmosphérique.
8. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que la section droite du récepteur (17) est circulaire.
9. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que la paroi (18) du récepteur (17) est en cuivre ou en aluminium, sa face externe étant oxydée anodiquement et colorée en noir.
10. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte une enveloppe extérieure contenant un bain d'huile sur lequel flotte l'enveloppe intérieure.
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