Brevet FR2265047A1 — publié le 19751017

La présente invention est relative à une installation de chauffage par l'énergie solaire. On a deja fait connaître différents dispositifs pour capter l'énergie solaire et l'utiliser pour le chauffage de liquides. C'est ainsi, notamment, qu'on a déjà utilisé des accumulateurs d'energie solaire dans lesquels le rayonnement solaire est utilise en tant que source de chaleur, notamment pour la production d'eau chaude. Cependant, ces installations sont toutefois étroitement liées, quant à leur rendement, à la période de l'annee où elles sont utilisées. La présente invention remédie à cet inconvénientet elle vise la réalisation d'une installation qui soit utilisable à plein en toutes saisons, c'est-à-dire puisse à tout moment être utilisée avec un rendement maximum pour une dépense minimale. Ce résultat est obtenu, conformément à l'invention, par le fait que l'installation comporte une ou plusieurs batteries de récepteurs de l'énergie solaire assurant le chauffage, par lrintermediaire d'un échangeur de chaleur, d'un récipient à accumulation comportant des moyens auxiliaires de chauffage. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, les moyens auxiliaires de chauffage sont mis en route ou à l'arrêt par un contacteur soumis à l'action d'un thermostat réglable contrôlant la température de l'eau dans la partie du récipient d'accumulation voisine de l'échangeur de chaleur cédant la chaleur reçue par les récepteurs de l'énergie solaire. I1 est ainsi possible de porter l'eau du recipient à accumulation, dans- la partie basse de ce dernier, à la température qui est usuelle pour l'alimentation en eau des radiateurs d'une installation de chauffage central, la partie haute du récipient à. accumulation etant par contre à une température plus élevée permettant, par exemple, la production dteau chaude, par échange indirect de chaleur Selon une autre caracteristique de l'invention, Te recipient d'accumulation comporte, à sa partie supérieure, un couvercle amovible, fixé de maniere etanche, qui sert de support à un serpentin échangeur de chaleur plongeant dans le récipient d'accumulation et comportant, à l'extérieur de ce dernier, deux embouts d'extremité destinés au raccordement de canalisations ou un fluide à chauffer est mis en circulation. On peut ainsi, dans ce serpentin, faire circuler de l'eau à chauffer, par exemple pour alimenter des installations sanitaires no-rmales, ou bien aussi de l'eau de mer ou des liquides de traitement si l'installation solaire est montee dans un établissement de ;thalassothérapie ou dans un établissement thermal. L'installation peut, lorsque le chauffage central est arrête, notamment en fin de demi-saison eten eté, être utilisée avantageusement pour chauffer, par exemple, l'eau d'une piscine voisine, sans occasionner une dépense quelconque d'énergie électrique. En hiver, l'installation, tout en permettant le fonctionnement de chauffage central' assure également la production d'eau chaude à un prix minimum. D'autres caracteristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre en regard des dessins annexés qui représentent, schematiquement et simplement à titre d'exemple, un mode de réalisation d'une- installation mixte de chauffage par l'énergie solaire. Sur ces dessins La figure 1 est une vue schématique en élévation d'une maison équipée d'une installation conforme à l'invention. La figure 2 est une vue en élévation à plus grande échelle, partie en coupe, de l'accumulateur de chaleur schématisé en bas à droite de la figu-re 1. Sur la partie supérieure d'une habitation, désignée dans son ensemble par 1 à la figure 1, est disposée une batterie de récepteurs 2 captant l'énergie solaire, ladite batterie étant reliée, par deux conduites 3 et 4 représentées en ligne de tirets, à un échangeur 5 d'une chaudière solaire 6 parfaitement isolée qui sera décrite plus en detail en regard de la figure 2. L'échangeur 5 sert à l'échauffement d'une masse d'eau contenue dans un récipient d'accumulation 7 comportant latéralement, à mi-hauteur environ, deux vannes 8 et 9 raccordées à des canalisations 10 et 11 qui se ramifient pour alimenter les radiateurs 12 d'une installation de chauffage central de type connu, Bien que dans la forme de réalisation représentée, la circulation dans l'installation de chauffage central puisse se faire par thermosiphon, il est prevu un accélérateur 13 monté sur la canalisation 10-, après lavande ou robinet 8 prévu sur le recipient 7 d'accumulation. Pour accélérer l'échange de chaleur et notamment la cession par l'echangeur 5 des calories recueillies par les batterie-s solaires 2, il est prévu, à l'entrée de cet échangeur 5 immergé dans la cuve du recipient à accumulation 7, un accélérateur de circulation 14 constitué par une pqmpe dont la mise en route ou à l'arrêt est contrôlée par un thermostat inverseur 15 monte sur la canalisation de sortie 4 de la batterie de récepteurs 2 de l'énergie solaire. Ce thermostat inverseur 15 est réglé pour ne mettre en route l'accélérateur de circulation 14, prévu à l'entrée de l'échangeur 7, que lorsque la température atteinte par le fluide circulant dans les panneaux des batteries réceptrices du rayonnement solaire est de 25 à 300C environ.Bien entendu, cette valeur de reglage ne constitue qu'un exemple du palier minimum de température permettant un démarrage correct de l'installation. Dans la partie basse du récipient d'accumulation 7 relié a l'installation de chauffage central, il est prévu un thermostat réglable 16 assurant, lorsque la temperature de l'eau chauffée par l'echangeur 5 est insuffisante, par exemple lorsque l';nstal- lation de chauffage central dissipe pratiquement toute la chaleur fournie par les batteries solaires 2, la mise en route, par l'intermédiaire d'un contacteur 17, de moyens auxiliaires de chauffage du récipient à accumulation 7. Dans la forme de réalisation choisie, ces moyens auxiliaires de chauffage sont constitués par des résistances chauffantes isolées dans des tubes en acier 18, 19, 20 et 21 qui sont immerges dans liteau du récipient d'accumulation 7. Il serait cependant tout aussi possible de prevoir d'autres moyens de chauffage de l'eau contenue dans le récipient 7 d'accumulation. Selon la période de l'année, il peut être avantageux de n'utiliser que certaines des résistances 18, 19, 20 et 21. Pour ce faire, ces résistances, montees en dérivation à la sortie du contacteur, peuvent être mises chacune en circuit ou hors circuit par un interrupteur individuel non spécialement représenté et référence. En donnant par ailleurs aux résistances 18, 19, 20 et 21 des valeurs ohmiques différentes, on peut disposer d'une série de valeurs d'appoint thermique adaptees au mieux aux écarts de température déceles par le thermostat réglable 16. On peut ainsi établir une allure cons-tante du chauffage lorsque, le soleil étant plus ou moins voilé, l'échangeur 5 cède à l'eau du récipient 7 d'accumulation un nombre plus ou moins important de calories. Ala partie supérieure la plus chaude du récipient 7 d'accumulation, on dispose d'une quantité de calories suffisante pour échauffer le serpentin échangeur 22 destine au chauffage d'un fluide En modifiant la vitesse de circulation du fluide dans ledit serpentin 22, on peut le porter à une température plus ou moins grande, qui est au maximum égale à la température que l'eau presente à la partie supérieure du récipient d'accumulation 7-.En eté, -lorsque le chauffage central est arrêté, on peut obtenir un échauffement très rapide, qui peut encore, si c'est nécessaire, être renforcé éventuellement par la mise en route des moyens auxiliaires de chauffage, en l'occurrence des resistances 18, 19, 20 et 21 dont la mise en service dépend du réglage du thermostat 16 préreglé. Le serpentin échangeur 22 peut servir au chauffage, soit d'eau sanitaire, soit d'eaux thermales, y compris d'eau de mer. Pour le chauffage de l'eau utilisée, par exemple,pour- la régénération d'une p-iscine, lorsque le chauffage central est arreté, on utilise un echangeur spécial branché en- parallèle avec l'échangeur 5. D.ans le détail, l'installation de chauffage decrite et représentée, fonctionne de la façon suivante Le rayonnement solaire frappant les éléments récepteurs 2, la température s'elève rapidement jusqu'à la valeur preréglée sur le thermo-stat 15, par exemple jusqu'a 25 - 30". Ce thermostat inverseur 15 met alors en route l'accélérateur de circulation 14, ce qui établit le régime de marche de l'échangeur 5 fournissant des calories à l'eau contenue dans le récipient d'accumulation 7. Le chauffage central fonctionne alors et la dissipation de chale-ur dans les radiateurs 12 peut ou non astre activée par un acculera teur 13. Si l'ensoleillement est normal, l'eau s'échauffe également plus fortement dans la partie superieure du récipient d'accumula tion 7 et le serpentin échangeur 22 reçoit des calories qu'il peut céder au fluide qui le traverse, par exemple pour produire de -l'eau chaude ou bien pour chauffer un liquide quelconque, par exemple un liquide de traitement thermal. Le serpentin echangeur 22, avantageusement réalise en acier inoxydableS est facilement démontable. Pour cel-a il est dudgeonne sur un couvercle ou plaque de base -23 qui peut, à l'aide de vis ou de boulons 24, être assujetti de maniere- étanche à la partie supérieure du récipient diaccumulation 7. A l'exté- rieur du couvercle 23, le serpentin- échangeur 22 présente deux embouts 25 et 26 servant à son raccordement à des canalisations non représentées spécialement, ou circule le fluide à chauffer Lorsque le temps se couvre, par exemple à cause de la pluie ou du brouillard, on dispose pendant un certain temps des calories accumulées dans le récipient 7.Pour un recipient d'une capacité de 2 m3 environ, on a calculé qu'on disposait d'une réserve de 100 000 calories environ. Si le thermostat 16 a été préalablement ajusté à une valeur de 50 C à peu près, lorsque la température de l'eau dans le récipient 7 tombe au-dessous de cette valeur, ledit thermostat 16 actionne le contacteur 17 qui assure la mise en circuit de celles des résistances 18, 19, 20 et 21 qui ont été préalablement branchées, en fonction des conditions atmosphériques, chacune à l'aide d'un interrupteur individuel non représente. Lorsque la température au voisinage du thermostat 16 a -repris sa valeur préréglée, le contacteur 17 est actionné en retour et le courant électrique alimentant les résistances est coupé. En principe, le nombre des batteries solaires 2 doit être suffisant pour que les résistances 18, 19, 20 et 21 ne soient mises en circuit qutapres le coucher du soleil et, en fait, par l'intermédiaire d'une minuterie, au moment où est applique généralement le tarif dit "heures creuses". Comme on l'a déjà indiqué, les resistances utilisées dans l'installation illustrée à titre d'exemple ne constituent qu'une forme de réalisation particulière des moyens auxiliaires de chauffage. Lorsqu'il existe dejà une installation de chauffage central fonctionnant au gaz, au fuel ou analogue, il est inutile de prévoir des resistances electriqés d'appoint. On peut alors simplement brancher l'installation conforme à l'invention en série avec la chaudiére classique existante Un vase d-'expan5ion 27 (fig. 1) est prévu en partie haute de l'installation, entre les batteries solaires 2 et- le thermostat 15 contrôlant l'accélérateur de circulation 14 monté en aval de l'échangeur de chaleur 5 immergé dans la partie basse du récipient d'accumulation 7. I1 va de soi que l'installation mixte de chauffage n'a été décrite et représentée qu'à titre purement explicatif, nullement limitatif, et que diverses modifications de détail pourraient être apportées à la forme de réalisation indiquée sans qu'on sorte pour autant du domine de l'invention. C'est ainsi, notamment, que les batteries d'élements capteurs 2 de l'énergie solaire, au lieu d'être placées dans la partie haute de l'installations pourraient être disposées au même niveau que la chaudière solaire 6 formée par l'échangeur 5 et la cuve d'accumulation 7, dans un jardin ou dans une cour, la circulation se faisant simplement par thermo-siphon. REVENDICATIONS 1. Installation de chauffage par l'énergie solaire, caractérisée par le fait qu'elle comporte une ou plusieu-rs batteries de récepteurs de I'énergie solaire assurant le chauffage, par l'intermédiaire d'un échangeur de chaleur, d'un récipient d'accumulation comportant des moyens auxiliaires de chauffage. 2. Installation de chauffage suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que les moyens auxiliaires de chauffage du récipient à accumulation sont mis en route ou à l'arrêt par un contacteur soumis à l'action d'un thermostat réglable contrô- lant la température de l'eau dans la partie du récipient à accumulation qui est voisine de l'échangeur de chaleur cédant la chaleur reçue par les récepteurs de l'énergie solaire. 3. Installation de chauffage suivant les revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que les moyens auxiliaires de chauffage du récipient a accumulation sont constitues par des éléments chauffants à résistance électrique qui sont immerges dans l'eau du récipient à accumulation. 4. Installation de chauffage suivant l'une-quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que les éléments chauffants sont disposés danse récipient à accumulation directement au-dessus de l'échangeur de chaleur relié aux batteries d'accumulateurs de l'énergie solaire. 5. Installation de chauffage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que le récipient à accumulation comporte, à sa partie supérieure3 un couvercle amovible, fixé de manière étanche, qui sert de support à un serpentin échangeur de chaleur plongeant dans le récipient à accumulation et comportant, à l'extérieur de ce dernier, des embouts d'extrémité destinés au raccordement de -canalisations dans lesquelles un fluide a chauffer est mis en circulation 6.Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que le recipient à accumulation comporte latéralement à mi-hauteur, entre l'échangeur solaire inferieur et le serpentin échangeur supérieur, deux vannes pouvant être raccordées aux deux canalisations de départ d'une installation de chauffage central. 7. Installation de chauffage suivant l'une quelconque des revendications- 1 à 5, caractérisée par le fait qu'il estprévu, à l'entrée de l'échangeur solaire immergé dans la cuve du récipient à accumulation, un accélérateur de circulation constitué par une pompe dont la mise en route ou la~mise à l'arrêt sont contrôlées par un thermostat-inverseur réglable monté sur la canalisation de sortie de la batterie d'accumulateurs de l'énergie solaire, au voisinage d'un vase diexpansion. 8. Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à, 7, caractérisée par le fait que les résistances électriques constituant les moyens auxiliaires de chauffage, montées en dérivation à la sortie du contacteur, sont chacune connectables au réseau par un interrupteur individuel. -9. Installation suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que les éléments chauffants sont constitués par des résistances isolées qui sont insérées dans des tubes en acier traversant de maniere étanche le récipient d'accumulation surplombant l'échangeur de la chaudière solaire.