Brevet FR2263474A1 — publié le 19751003

Le système que nous proposons à titre d'exemple peut trouver son application dans le chauffage d'une maison particulière, d'une serre de jaräinier etc., de tout local necessitant un chauffage. L'énergie reçue pendant l'ensoleillement est emmagasinée et peut être restituée au moment voulu. Je nombreux dispositifs ont aéjà été décrits, la plu art utilisant latcapacité calorifique de l'eau liquide ou des matériaux de construction. loutefois la chaleur spécifique de l'eau n'atteint qu'une calAgod , et celle des matériaux de construction est environ 10 fois plus faible. L'invention utilise au contraire, la chaleur de déshydratation de certains sels qui peut être considérable (par exemple 57 calg/g) et qui se fait à une température constante luron peut choisir au mieux pour le chauffage domestique. Le dispositif, objet de ltinvention, présente de multiples applications. Il est possible en particulier'utiliser l'énergie solaire recueillie pendant toute l'année pour chauffer intégralement une maison dans un climat du type parisien. En profitant de la chaleur latente d'une transformation du Aer ordre, il est possible de mettre en réserve une grande quantité d'énergie et de disposer ensuite d'une source de chaleur à tempéra ture constante. Les systèmes basés sur la capacité calorifique de certains matériaux ne peuvent présenter ces mimes avantages. usant aux cellules photo-voltaïques ou aux moteurs thermiques, le prix de l'installation reste un obstacle majeur. Comme transformation, nous proposons tout simplement a titre l'hydratation du sulfate de sodium (1) (2), produit bon marché (0,20 F le Kg de sulfate de soude anhydre en lévrier 974 en emballages de 50 Kg) : Na2S04 + solution saturée # Na2SO4,10H2O La température de transition est connue avec une très brande Dréci- sion 9 = 32,383 C I'0,0O1, elle constitue un repère thermomètrique. La chaleur latente de transformation est L = 57 cal par gramme de aéeahyarate ou 18 300 cal/mole. (3) (4). La solubilité du sulfate de sodium passe par un maximum a la température de transition où elle est d'environ 50 g de Ma2504 pour 100 g d'eau. La température de 32,3 C est facilement atteinte par une surface noir exposée au soleil et elle est suffisante pour une source de chaleur destinée au chauffage domestique. dans le cas du chauffage solaire, un reservoir contenant une s,lutlon saturée avec un excès de sulfate de soude est irradié par le flux solaire a travers une vitre ou un plastique convenable. Afin d'avoir un bon coefficient d'absorption, la face éclairée est peinte en noir mat. La vitre ou le plastique laisse passer la partie visible et proche infrarouge du spectre solaire ou se trouve la luminance snécifique maximum. Le reservoir absorbe de l'énergie et sa température se fixe a 32,3840C tant que le sulfate de soude n'est pas entièrement déshydraté. La quantité de chaleur accum1 > lée dépend de ia masse de sel ayant subie la déshydretation (57 cal par gramme de Na2SO4,10H2O). La rapidité avec laquelle se fait cette transformation est fonction du f]ux solaire. La peinture noire (noire dans le visible) est choisie, en fonction de son coefficient d'absorption qui doit être faible à 9,5 , longueur d'onde qui correspond au maximum de la luminance pour le corps noir à 320C. L'intrarouge émis par la surface peinte en noir est absorbée par le verre, d'où l'effet de serre de la vitre ou du plastique. Pour diminuer encore les pertes thermiques, il serait interessant de disposer de vitres ou de plastioues multiples. Le reservoir est dans une enceinte isolée thermisuement d'un côté par la surface vitrée èt sur les autres par de la laine de verre ou tout autre matériau isolant connu des-frigoristes. Pour le chauffage, les calories peuvent être puisées à ce reservoir par la circulation soit d'un courant d'air, soit d'un liquide à travers un échangeur de température te]. qu'un serpentin ou encore une série de tubes parallèles traversant tout le reservoir. Si le système cède plus d'énergie qu'il n'en reçoit, la transformation, qui est reversible, se fait dans le sens de l'hydratation la température ne varie nas jusqu'à ce que la phase solide soit entièrement sous forme de décahydrate. L'applicatior à un chauffage par air pulsé serait p,çrticuliè- rement simple. Le fond du reservoir serait pourvu d'ailettes entre lesquelles circulerait l'air à réchauffer. La température ambiante pourrait être réglée par l'ouverture de volets disposés à l'entrée et à la sortie de l'enceinte isolée où se trouve le réservoir. sans le cas de l'accumulateur de calories d'origine électrique, des résistances électriques, disposées à l'intérieur du reservoir, permettraient d'accumuler des calories pendant les périodes où le Xilowatt-heure est à tarif réauit. plu. A:ne horloge, la fermeture du circuit serait commandée par un thermomètre à contact ou un thermocouple. Dès que la tempé- rature serait inférieur à 320C, c'est-à-dire lorsque toute la masse de sulfate serait décahydratée, il y aurait passage du cou rant pour déshydrater le sulfate décahydraté. Un dispositif d'isolation thermique supplémentaire pour la nuit peut être nécessaire pour limiter les pertes de calorie à travers la surface vitrée. (matelas de laine de verre s'escamotant par enroulement autour d'un axe). L'enroulement serait commandé par un thermocouple avec une soudure sur la surface noircie éclairée et l'autre soudure dans le bain salin. Les possibilités d'application industrielle de l'invention proviennent de la simplicité de sa mise en oeuvre, du bon marché et de l'efficacité des produits mis en oeuvre ( par exemple SO4Ka2,10H20) Par exemple il est possible de disposer sur un plancher de 100 m2, tO Tonnes de sulfate de soude décahydraté. Son prix d'achat à 0,09 F le Kg (ou 0,20 F le Kg anhydre), s'élève à 900F. Il permet de stocker au moins 57 Kcal x 104 soit 670 Kwh (et bien plus si la température bu bain salin dépasse le point de transition à 32 C) ) prix du Kwh en février 1974 étant de 0,4 F, le stokage énergie dépasse 268 F et, bien entendu, le processus peut recommencer in défini * ment. Bien entendu, au prix d'achat du sulfate de soude (900 F), il faut ajouter le prix des réservoirs, des surfaces vitrées etc., mais le pourcentage du prix de l'énergie stockée sur le prix de l'installation apparat encore extrèmement intéressant. On peut encore remarquer que le prix de l'installation pourrait être compétitif avec celui d'une installation de chauffage central classique, ou même inférieure (pas de cheminée). (1) RICHARD and WELLS - Proc. Am. Âcad. 38 481 (1902) (2) DICKENSON and MUL1R - J. Am. Ghem. Soc. 29 1381 (1907) (3) LEENHARDT et BOUTARIC - Bull. Soc. Chim. 13 651 (1913) (4) ROLIA et COLA - Ann. Chim. (Rome) 42 (1952). Revendications. 1 - Dispositif permettant de stocker et de disposer ensuite de grande quantité d'énergie en utilisant la chaleur d'hydratation du sulfate de soude où d'un sel analogue. Los calories provenant de l'hydratation du sel sont puisées par des élément-s plongeants dans la solution saturée et autour desquels s'opère la cristallisation de l'hydrate pendant qu'ailleurs le sulfate anhydre se dissout, dissolution pouvant entre favorisée par une agitation de la phase liquide. Ces éléments plongeants, sont refroidis par un liquide extérieur où par 11 air. 2 - Dispositifs permettant de disposer, après stockage de grande quantité d'énergie en utilisant la chaleur d'hydratation du sulfate de soude où d'un sel analogue - Le dispositif est caractérisé par le fait que l'agitation conduisant à une cristallisation complète, est obtenue par rotation lente des réservoirs cylindriques hermétiques contenant le produit. A l'intérieur un ensemble de palettes où d'aspérités entraine la phase solide dans la rotation. liispositif selon la revendication I où selon la revendication 2 permettant de stocker soit de l'énergie solaire soit de l'énergie électrique par adjonction de résistances électriques à l'intérieur même du réservoir, l'électricité provenant, par exemple, du réseau urbain pendant les heures creuses. L'énergie solaire, peut entre absorbée directement par effet de serre ou par un capteur séparé échauffant un fluide qui est envoyé à un réservoir contenant du sel hydraté.