FR2517034A3

FR2517034A3 - Linear solar collector with multi-blade reflector and fixed collector - uses reflector in near vertical flat panel to concentrate solar radiation onto stationary linear collector

Info

Publication number: FR2517034A3
Application number: FR8122079A
Authority: FR
Inventors: Georges Peri
Original assignee: GERES
Current assignee: GERES
Priority date: 1981-11-25
Filing date: 1981-11-25
Publication date: 1983-05-27
Also published as: FR2517034B3

Abstract

The assembly includes a rigid support structure, multiple long reflective strips parallel to each other and horizontally mounted on pivots carried by the support structures and a linear heat collector placed facing the reflectors and parallel to them. A tracking mechanism rotates the reflective strips, as a group, to face the sun as the angle of elevation alters. The angle of the reflective strips is adjusted to ensure that the incident rays are always concentrated on the collector, requiring that the strips be a differing angles to the horizontal. To ensure maintenance of the correct angular relatively the strips are linked by a bar which displaces them all together when a tracking angle adjustment is made.

Description

Capteur solaire à concentration linaire. Linear concentration solar collector.

La présente invention concerne un capteur solaire à concentration linéaire. The present invention relates to a linearly concentrated solar collector.

Les miroirs à dchelons ou réflecteurs linéaires sont de plus en plus utilisés pour le captage de l'énergie solaire, en raison de la précision aveclaquefle ils peuvent entre fabriques en grande série. Ces miroirs sont gdnérale- ment de forme cylindrico-parabolique et leurs réflecteurs sont orientes de manière à rdflêchir le rayonnement lumineux incident vers une meme ligne de focalisation rectiligne, le long de laquelle est monts un récepteur thermique linéaire parcouru par un fluide caloporteur. Ledit récepteur est généralement rigidement lié au miroir ou à la structure portant ce dernier.Le plus souvent, un mécanisme d'entrai- nement à mouvement d'horlogerie est prévu pour entraîner en rotation le miroir et le récepteur thermique autour de l'axe de ce dernier, de façon à ce qu'ils suivent le soleil dans sa course dans le ciel. The mirrors with steps or linear reflectors are more and more used for the collection of solar energy, due to the precision with which they can between mass-produced factories. These mirrors are generally of cylindrical-parabolic shape and their reflectors are oriented so as to reflect the incident light radiation towards the same rectilinear focusing line, along which is mounted a linear thermal receiver traversed by a heat transfer fluid. Said receiver is generally rigidly connected to the mirror or to the structure carrying the latter. More often than not, a clockwork movement mechanism is provided to rotate the mirror and the thermal receiver around the axis of the mirror. the latter, so that they follow the sun in its course in the sky.

En raison même de ce mouvement, les réflecteurs souf
front de nombreux défauts - ltétanchdite au niveau des raccords entre le récep- teur thermique et les tubulures d'amenée et d'évacuation du fluide caloporteur est très difficile à obtenir du fait que le récepteur est mobile et que lesdites tubulures sont fixes
- les réflecteurs cylindrico-paraboliques ou pseudoparaboliques sont lourds et encombrants, ce qui rend difficile leur adaptation sur ou à proximité d'un habitat de type classique
- dans les dispositifs connus de ce genre, le mécanisme d'entraînement du système-réflecteur-recepteur est sophistiqué, lourd et souvent fragile et d'une mise en oeuvre onéreuse.Because of this movement, the reflectors
many faults - tightness at the connections between the thermal receptor and the heat transfer fluid inlet and outlet pipes is very difficult to obtain because the receiver is mobile and the said pipes are fixed
- cylindrical-parabolic or pseudoparabolic reflectors are heavy and bulky, which makes it difficult to adapt them to or near a conventional type of habitat
- In known devices of this kind, the drive mechanism of the reflector-receiver system is sophisticated, heavy and often fragile and costly to implement.

Par le brevet français n 2 356 095, on connaît un capteur énergie solaire dans lequel le récepteur thermique est fixe et présente de ce fait une bonne étanchéité au niveau de ses raccordements avec les tubulures du circuit d'alimentation. Ce capteur comprend 'autre parts des trains de miroirs rdfléchisssnts et des moyens,de réglage de la position angnlaire de chaque miroir en site et enazimut, de manière que le rayonnement incident soit en permanence réfléchi vers le récepteur thermique. Cependant ces moyens de réglage sont très compliqués et donc comateux. By French Patent No. 2,356,095, a solar energy sensor is known in which the thermal receiver is fixed and therefore has a good seal at its connections with the pipes of the supply circuit. This sensor also comprises trains of reflective mirrors and means for adjusting the angular position of each mirror in elevation and in azimuth, so that the incident radiation is permanently reflected towards the thermal receiver. However, these adjustment means are very complicated and therefore comatose.

Les trains de miroirs sont en effet déplacables selon des trajectoires concentriques centrés sur la verticale du récepteur thermique et de plus, chaque miroir est monté pivotant sur une articulation à la cardant On comprend que le prix de revient d'un tel capteur solaire soit lourdement grevé par les travaux d'aménagement et les frais d"instaa- lation.The mirror trains are indeed movable along concentric paths centered on the vertical of the thermal receiver and in addition, each mirror is pivotally mounted on a carding joint. It is understood that the cost price of such a solar collector is heavily burdened. by the fitting out works and the installation costs.

La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des capteurs solaires de la technique enté- rieure citée et propose à cet effet un capteur solaire qui allie à la fois des qualités de solidité et,de simplicité de réglage à un prix de revient réduit. The object of the present invention is to remedy the drawbacks of the solar collectors of the cited internal technique and to this end proposes a solar collector which combines both qualities of solidity and simplicity of adjustment at a reduced cost price.

L'invention concerne donc un capteur solaire qui se caractérise en ce qu'il comprend :
- une structure-support rigide,
- une pluralité de lames réfléchissantes allongées, disposées parallèlement dans leur longueur et montées pivotantes, par leurs extrémités, sur la structure-support,
- un récepteur thermique linéaire disposé face à la structure-support, parallèlement auxdites lames réfléchis- santes, et
- un mécanisme d'entraînement associé à un mécanisme de suivi du soleil susceptible de faire pivoter en bloc les lames autour de leur axe de rotation respectif pour quelles réfléchissent le rayonnement incident sur le récepteur, quelle que soit la hauteur du soleil sur l'horizon.The invention therefore relates to a solar collector which is characterized in that it comprises:
- a rigid support structure,
- a plurality of elongated reflecting plates, arranged parallel in their length and pivotally mounted, at their ends, on the support structure,
a linear thermal receiver arranged opposite the support structure, parallel to said reflecting plates, and
- a drive mechanism associated with a sun tracking mechanism capable of pivoting the blades in block around their respective axis of rotation for which the incident radiation reflects on the receiver, regardless of the height of the sun on the horizon .

Au moment du montage de la structure-support, on donne à chaque lame une inclinaison-propre pour qu'elle réfléchisse le rayonnement incident sur le récepteur. I1 en résulte que ce dernier pourra Btre installé de façon fixe, face au panneau, en une position quelconque, imposée avant tout par le choix du site. When mounting the support structure, each plate is given a proper inclination so that it reflects the radiation incident on the receiver. As a result, the latter can be installed in a fixed position, facing the panel, in any position, imposed above all by the choice of site.

Selon une caractéristique de l'invention, chaque lame réfléchissante porte sur sa face postérieure un bras fixe, les bras étant reliés entre eux de façon articulée par une tringle mobile dont le déplacement permet d'imprimer aux lames un même mouvement de rotation autour de leur axe. According to a characteristic of the invention, each reflective strip carries on its rear face a fixed arm, the arms being connected to each other in an articulated manner by a movable rod whose displacement makes it possible to impart to the strips a same rotational movement around their axis.

La structure-support peut être fixe et titre orientée face au Sud (pour lthérisphbre Nord) et de façon plus gdné- rale face à la course du soleil avec une inclinaison par rapport au sol à déterminer en fonction du site et de la positien du récepteur thermique, telle qu'elle est dirigée face à une direction moyenne comprise entre le zénith et la moitié de la hauteur du soleil an-dessus de l'horizon. The support structure can be fixed and title oriented facing south (for the northern therisphbre) and more generally facing the course of the sun with an inclination relative to the ground to be determined according to the site and the positien of the receiver. thermal, as it faces an average direction between the zenith and half the height of the sun above the horizon.

On peut également donner au panneau un léger mouvement azimutal pour qu'il soit constamment en face du soleil, ais dans la plupart des cas, ce déplacement ne s'avère pas nécessaire du fait de l'utilisation de lames réfléchis- santes allongées. Lorsque le soleil est bas sur l'horizon, au lever et au coucher du soleil, au moins une partie du rayonnement réfléchi par les lamons peut encore atteindre le récepteur.The panel can also be given a slight azimuth movement so that it is constantly facing the sun, but in most cases this movement is not necessary due to the use of elongated reflective strips. When the sun is low on the horizon, at sunrise and sunset, at least some of the radiation reflected by the lamons can still reach the receiver.

Les lames réfléchissantes peuvent être aussi bien planes que concaves. Dans ce dernier cas, elles permettent une meilleure concentration et donc d'utiliser un récep teur thermique linéaire plus mince. The reflective plates can be both flat and concave. In the latter case, they allow better concentration and therefore use a thinner linear thermal receptor.

Les lames peuvent être constituées avec tout matériau ayant un bon pouvoir réfléchissant, par exemple le verre métallisé, des bandes de matière plastique, des plaques d'aluminium, etc... The blades can be made of any material with good reflecting power, for example metallized glass, plastic strips, aluminum plates, etc.

D'autres buts, dispositions et avantages de linten- tion apparaîtront plus clairement à la lecture de la description de ltun de ses modes de réalisation, cette description étant faite en regard des dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 est une vue schématique en coupe verticale du capteur solaire et de son mécanisme d'orientation ;
La figure 2 est une vue schématique en couple à plus grande échelle d'un détail de la figure 1, et
La figure 3 est une vue en perspective du capteur so- laire et du récepteur thermique.Other objects, provisions and advantages of the intention will appear more clearly on reading the description of one of its embodiments, this description being made with reference to the appended drawings in which:
Figure 1 is a schematic vertical sectional view of the solar collector and its orientation mechanism;
FIG. 2 is a diagrammatic view in torque on a larger scale of a detail of FIG. 1, and
Figure 3 is a perspective view of the solar collector and the thermal receiver.

Avec référence anx figures, le capteur solaire à concentration linéaire comprend uné structure-support 10 constituée par un simple cadre rectangulaire en matériau rigide qui peut être maintenu dans une position incliné choisie, au moyen d'un piètement réglable 12, et une plura- lité de miroirs réfléchissants linéaires constitués par des lames allongées en un matériau à grand pouvoir réflé- chissant. Sur les figures, les lames sont an nombre de dix, référencées de 141 à 1410, mais elles penvent être plus nombreuses ou moins nombreuses. With reference to the figures, the linear concentration solar collector comprises a support structure 10 constituted by a simple rectangular frame of rigid material which can be maintained in a selected inclined position, by means of an adjustable base 12, and a plurality linear reflecting mirrors made up of elongated blades made of a material with high reflecting power. In the figures, the blades are ten in number, referenced from 141 to 1410, but they believe to be more numerous or less numerous.

Les lames sont légèrement plus courtes que les côtés horizontaux du cadre 10 et elles sont montées parallèlement auxdits côtés, de manière à pouvoir pivoter autour de leur axe longitudinal. À cet effet, chacune des lames est munie à ses extrémités de demi-axes 16, 18 qui sont -montés tourillonnent s dans des trous formés sur les côtés inclinés 20, 22 du cadre. The blades are slightly shorter than the horizontal sides of the frame 10 and they are mounted parallel to said sides, so that they can pivot around their longitudinal axis. To this end, each of the blades is provided at its ends with semi-axes 16, 18 which are mounted to rotate in holes formed on the inclined sides 20, 22 of the frame.

Le cadre est en outre muni d'un mécanisme d'entraîne- ment capable de faire pivoter en même temps et dtun même angle les différentes lames autour de leur-axe de rotation respectif. Dans le mode de réalisation illustré par les figures, ce mécanisme comprend une tringle 24 pourvue sur sa longueur d'oeillets 26 à travers lesquels passent des bras 28 fixés au dos des lames 141 à 1410. La tringle peat avantageusement être entraînée le long de son axe, par des moyens moteurs non représentés, on un mouvement de va-et-vient de vitesse synchronisé sur le soleil, de sorte que, quelle que soit-la hauteur du soleil sur l'horizon, les lames réfléchissent le rayonnement solaire incident sur un récepteur thermique linéaire 30 disposé devant le cadre parallèlement aux lames. The frame is also provided with a drive mechanism capable of pivoting at the same time and by the same angle the different blades around their respective axis of rotation. In the embodiment illustrated by the figures, this mechanism comprises a rod 24 provided along its length with eyelets 26 through which pass arms 28 fixed to the back of the blades 141 to 1410. The rod peat advantageously be driven along its axis, by motor means not shown, there is a reciprocating speed movement synchronized with the sun, so that, whatever the height of the sun on the horizon, the blades reflect the incident solar radiation on a linear thermal receiver 30 disposed in front of the frame parallel to the blades.

Lors de la mise en place du capteur, l'installateur dispose tout d'abord le cadre 10 face au Sud avec une in- clinaison telle, que l'incidence du rayonnement solaire, sur les lames soit optimale pendant la durée maximale. Le récepteur thermique linéaire 30 est ensuite monté en face du cadre, en un point quelconque, choisi au mieux en fonction de la topographie des lieux. On règle ensuite les angles 1 et a 10 que les lames font respectivement avec le plan du cadre pour que le rayonnement incident S soit réfléchi par toutes les lames sur le récepteur thermique 30. When installing the sensor, the installer first of all places the frame 10 facing south with an inclination such that the incidence of solar radiation on the slats is optimal for the maximum duration. The linear thermal receiver 30 is then mounted opposite the frame, at any point, best chosen according to the topography of the place. The angles 1 and a 10 which the blades make respectively with the plane of the frame are then adjusted so that the incident radiation S is reflected by all the blades on the thermal receiver 30.

Les moyens monteurs sont ensuite mis en marche, de sorte que toutes les lames conservent, par rapport au rayonnement incident, une inclinaison constante. Au cours du mouvement des lames, les écarts angulaires ( a 2- 1) à ( > 10 -α9) que font entre elles les lames consécutives restent constants et ne dépendent que de la position relative du cadre et du récepteur thermique.The mounting means are then switched on, so that all the blades maintain, with respect to the incident radiation, a constant inclination. During the movement of the blades, the angular deviations (a 2- 1) to (> 10 - α 9) that the consecutive blades make between them remain constant and only depend on the relative position of the frame and the thermal receiver.

Ainsi, quelle que soit la hanteur du soleil sur l'horizon, le rayonnement incident est réfléchi sur le récepteur. Thus, whatever the haunt of the sun on the horizon, the incident radiation is reflected on the receiver.

Dans ce qui précède, on a supposé que les lames étaient horizontales et disposées à des hauteurs différentes, mais on ne sort pas de ltesprit de l'invention en disposant les lames suivant la ligne de plus grande pente du cadre, et dans ce cas, la poursuite ne se fait plus en site mais en azimut. In the above, it was assumed that the blades were horizontal and arranged at different heights, but we do not go outside the spirit of the invention by arranging the blades along the line of greatest slope of the frame, and in this case, the pursuit is no longer on site but in azimuth.

Le capteur selon l'invention est relativement léger car son poids se réduit pratiquement à celui du cadre et des lames. The sensor according to the invention is relatively light because its weight is reduced practically to that of the frame and the blades.

De plues, le capteur peut facilement être monté et réglé même par un non spécialiste. Enfin, son pris de revient est relativement faible puisqu'il ne comprend que des pièces simples. In addition, the sensor can easily be mounted and adjusted even by a non-specialist. Finally, its cost price is relatively low since it includes only simple parts.

Claims

1.- Solar collector with linear concentration, characterized in that it comprises

- a rigid support structure,

- a plurality of elongated reflecting plates, arranged parallel in their length and pivotally mounted, at their ends, on the support structure,

a linear thermal receiver arranged opposite the support structure, parallel to said reflecting plates, and

- A tracking and drive mechanism capable of rotating the blades on block around their respective axis of rotation so that they reflect the incident radiation on the receiver, regardless of the height of the sun on I0horizon.

2. A solar collector according to claim 1, characterized in that the reflecting plates form a constant angle between them as a function of the position of the thermal receiver, and in that they carry out the same angular movement of rotation around their axis during solar tracking.

3.- solar collector according to claim 2, characterized in that the support structure is provided with a base by which it can be maintained in any inclined position relative to the ground.

4.- solar collector according to one of the preceding claims, characterized in that the reflective strips are arranged horizontally and at different heights of the support structure.

5.- solar collector according to 1tune of claims 1 to 3, characterized in that the reflective strips are arranged along the line of greatest slope of the support structure.

6.- solar collector according to one of the preceding claims, characterized in that the blades are provided at their ends with semi-axes mounted journalling in holes formed on parallel sides of the support structure.

7.- solar collector according to claim 1, characterized in that said drive mechanism is constituted by a rod on which are articulated arms fixed to the back of the blades, said rod being driven along its axis by means motors, in a movement synchronized with the movement, of the sun in the sky, over at least part of its course.

8.- solar collector according to claim 1, characterized in that the reflective plates are planar.

9.- solar collector according to claim 1, characterized in that the reflecting plates are concave.

10.- solar collector according to claim 1, characterized in that the support structure is constituted by a rigid frame.