Brevet FR2248476A1 — publié le 19750516

La pressente invention concerne les procédés de chauffage en batiments où lténergie solaire est captée en façade et accumulée par le chauffage d'une masse d'eau Les procédés existants fonctionnent en thermo-siphon et utilisent directement liteau de l'accumulateur pour le chauffage des locaux ,ce qui presente les inconvénients suivants: - Limitation de la capacité du réservoir dtaccumulation en raison de sa position en partie supérieure de l'installation - Impossibilite drutiliser la chaleur contenue dans l'eau d'accumulltion en dessous de la température ambiante des locaux à chauffer Le procédé décrit ci-après pallie à ces inconvénients en permettant de places l'accumulateur en sous sol::sous forme drune citerne en béton par exemple et dtutiliser la chaleur contenue dans l'eau d'accumulation jusqu'a sne température de J5 environ soit au minimum 15" en dessous de la température limite des autres procédés Dans le procédé objet de l'invention lténergie solaire est captéesous sa forme calorifique,par des capteurs (1) composés de panneaux utilisés ordinairament pour le chauffage par rayonnement de plafond,peints de couleur sombre et mate,abrités par un vitrage faisant effet de serre.On prévoit un capteur par façade recevant une insolation suffisante.Cette énergie est transportee par un fluide caloporteur (eau additionnée d'antigel par exemple) circulant dans-un réseau de tuyauteries (2) pour aboutir à un échangeur tubulaire horizontal (3) placé à la partie inférieure d'un important réservoir colorifugé rempli d'eau (4) formant accumulateur. La circulation du fluide caloporteur ést obtenue par une pompe (5) ( il y a un système semblable à celui décrit ci-dessous par capteur) dont I'enclanchement ou le déclachement sont commandés par un système électrenique dont le principe egt le suivant:Deux thermistances (5)(7) assurent ltéquilibre d'un point de mesure placé dans ub coffret de commande avec ses accessoires (8) .Lorsque la thermistancet6) placée en partie supérieure du capteur enregistre une température supérieure à celle enregistrée par-la thermistance (7) placée en partie inférieure de l'accumulateur et en fin de parcours de l'échangeur (3) la pompe est mise en service mais lorsque les températures sont en équilibre ou en déséquilibre inverse la pompe est hors service. Un clapet de retenue (9) complete ltensemble en évitant les circulations inversas par thermo-siphon ou par pompage d'un autre capteur L'installation de chauffage des locaux est du type à rayonnement par sol ou plafond (;0) afin d'utiliser un fluide à aussi basse tempéruture d'utilisation que possible 30 environ.Elle est a réaliser de prferece dans des locaux efficacement isolés thermiquement. Elle est régulée par un systame existant sur le marché actuel utilisant une vanne mélangeuse motorisée à trois oies (11) commandée par une centraleiqut reçoit ses données d'une sonde extérieure (12) et une sonde de départ (13) afin de règler la température du circuit rayonnement en fonction des conditions météorologiques.La chaleur nécessaire etant reprise à l'accumulateur (4) par l'intermédiaire d'un second échangeur (15) tubulaire horizontal placé cette fois en partie supérieure de l'accumulateur Lorsque la température de 11 échangeur (I5) n'est plus suffisante la vanne (11) est en position d'ouverture maximum et les contacts fin de course placés dans le servo moteur envoient du courant dans le thermostat commutateur (16) dont la sonde (17) est placée au coeur de l'accumulateur au au niveau de l'évaporateur entre les branches du serpentin de celui ci (voir ci-aprs le role de cet évaporateur).Si le thermostat (ils) enregistre une température suffisante il dirige le courant sur une "pompe à chaleur" clé du procédé (I8) Il est à noter avant d'expliquer le fonctionnement de cette pompe à chaleur que le fait d'utiliser des échangeurs (3) et (15) évite de mettre le réserve oir accumulateur en pression donc en abaisse le cout et solutionne les problames de dilatation ceux ci se reduisant à une légere différence de niveau dont il y a lieu de tenir compte lors du positionnement de l'échangeur (I5) L'évaporateur de la pompe à chaleur (I9) absorbe la chaleur del'eau qui l'entoure provoquant un phénomène de thermo-siphon qui remplace lieau refroidie par de l'eau plus chaude en provenance de la partie inférieure de l'accumulateur éventuellement réchauffée par ltéchangeur (3).La position de cet évaporateur doit être telle qu'il exerce son action sur un volume d'eau maximum donc le plus haut possible sans toutefois être influencé par le condenseur (20) ce qui annulerait partiellement l'économie du procédé Le condenseur (20) situé parallelement et sous l'échangeur (15) restitue cette chaleur mais à une température plus élevée et la partie supérieure de l'accumulateur se trouvant réchauffée permet à ltéchangeur (15) de remplir sa fonction Lorsque la thermostat (16) enregistre une température ne permettant plus à la pompe à chaleur de fonctionner:: +5 environ il dirige le courant sur un appareil de chauffage complémentaire (21) et l'installation cesse de fonctioner à l'énergie solaire;mais reste disponible pour reprendre en pompe à chaleur ou en direct son role des qu'un nouvel apport de calories intervient par l'échangeur (3) Une production d'eau chaude sanitaire-est également prévue sur cette installation. Un ballon réchauffeur du type de ceux utilisés dans les installation courante (22) est raccordé hydroliquement en parallèle sur le circuit capteur (2) . Il est commandé par un systeme semblable àceux qui commande les pompes (5) des capteurs .La sonde chaude (23) etant placée sur la tuyauterie arrivant des capteurs (1) La sonde froide (24) étant placée à la partie infé- rieure du ballon. Ce système commande l'ouverture d'une vanne motorise5e) lorsque l'eau arrivant des capteurs ett plus chaude que celle contenue dans le ballon. Lorsqu'en été par exemple ltaccumulateur est saturé après une longue période ensoleillée.La production d'eau chaude est obtenue par circulation en thermo-siphon à partir de l'échangeur des capteurs (3) grace à un by-pass calibré (26) qui permet à la sonde (23) d'être influencée par une légere circulation en thermo-siphon de ltéchangeur sur lui mème par ce by-pass Ce procédé est applicable à tous les locaux situés dans un site suffisament insolé sur une ou plusieurs facades;L'utilisation de réservoir à grande capacité et de la pompe à chaleur le rendant rentable mème dans des régions restant de longues périodes sans soleil car la température basse à laquelle descend l'accumulateur grace à la pompe à chaleur permet de capter l'anergie solaire mème par ciel voilé ou nuageux. Atitre indicatif pour un réservoir dont le cubage est le double en m2 de la puissance deperditive horaire maximale exprimée en thermies et pour une region montagneuse moyenne 800 m la durée de la reserve en période de -temps couvert et à + 0" ( temps le plus défavorable les périodes de grands froids étant géneralement ensoleillée) se situerait à une semaine au moins sans aucnun apport RE\IENDI CATIONS 1..procédé permettant de capter,d'accumuler,et,de restituer à des fins de chauffage de locaux l'énergie calorifique solaire Caractérisé par le fait:que l'on reprend un surcroit de calories à l'eau d'accumulation par une "pompe à chaleur" 2..Procéde selon revendication 1 Caractérisé par le fait: qutil utilise comme capteurs solaire des pannneaux de chauffage par rayonnement de plafond existant dans le commerce 3..Procédé selon revendication 1 Caractérisé par le fait:que le reservoir d'eau servant à l'accumulation peut être placé en partie basse de l'installation 4..Procédéselon revendication 1 Caractérisé par le fait:que l'apport et le prélevament de calories à l'eau d'accumulation sont fait par l'intermédiaire d'échangeurs tubulaires horizontaux 5.. Procédé selon revendication 1 Caractérisé par le fait:que la mise en service ou hors service delta ou des pompes du ou des capteurs sont commandes par un système de pont de mesures électronique 6..Procédé selon revendication I Caractérisé par le fait: que la pompe à chaleur mise en service par les contacts fin de course de la régulation du chauffage est tributaire d'un thermostat commutateur 7..Procédé selon revendication 6 Caractérisé par le fait:que la sonde du thermostat commutateur est placée au niveau supérieur de la zone d'influence de l'évaporateur de la pompe à chaleur S.Procédé selon la revendication6 Caractérisé par le fait:que losque la sonde du thermostat commutateur n'enregistre plus une température suffisante il commande la mise en service d'un chauffage complémentaire 9..Procédé selon la revendication 1 Caractérisé par le fait:que la production d'eau chaude sanitaire est obtenue par un ballon réchauffeur du commerce branché hydroliquement en paral vièle avec les capteurs IO.Procédé selon la revendication 9 Caractérisé par le fait:que le ballon est alimenté par l'intermédiaire d'une vanne motoriséecommandée par un système électronique identique à celui des capteurs 11.Procédé selon la revendication 9 Caractérisé par le fait:que la sonde chaude est placée entre le branchement de départ du ballon et l'échangeur des capteurs 12. Procédé selon la revendication 9 Caractérisé par le fait:qu'un by-pass calibré court-circuite les raccordements départ et retour du ballon avant la vanne motorisée I3.Procédé selon la revendication 1 Carastérisé par le fait: que le chauffage utilisant cette énergie solaire est une installation de chauffage par rayonnement deplafond,de sol,ou la combinaison des deux