Brevet FR2283404A1 — publié le 19760326

L'invention concerne un procédé de recharge en énergie calorifique d'un réservoir d'eau chaude renfermant dans la chambre d'eau un échangeur de chaleur relié à au moins un collecteur solaire en un circuit fermé de fluide de chauffage. On utilise en général pour le chauffage de l'eau d'un réservoir par l'énergie solaire un circuit de fluide de chauffage qui dirige sur un échangeur de chaleur monté dans le réservoir la chaleur solaire absorbée dans le collecteur par ce fluide qui constitue le caloporteur. Ce fluide abandonne sa chaleur dans cet échangeur et retourne dans le collecteur. Son refroidissement dans 1 t échangeur et donc l'utilisation de la chaleur sont faibles selon les dimensions de la surface de chauffe de ltéchangeur et/ou selon le débit du fluide de chauffage en circulation. B'invention concerne donc un procédé du type mentionné qui permet de manière simple et sans grande complication le refroidissement poussé du fluide de chauffage dans l'échangeur et donc qui améliore le transfert de la chaleur. La mise en oeuvre de ce pro cédé est simple et fiable. Selon lot une particularité essentielle de l'in vention, la circulation du fluide de chauffage est bloquée,après que l'échangeur de chaleur a été rempli par la fraction de ce fluide qui a été chauffée dans le collecteur de chaleur, jusqu' à ce que cette fraction de ce fluide se trouvant dans cet échangeur ait pratiquement abandonné sa chaleur à l'eau du réservoir, puis la circulation est à nouveau libérée jusqu'd ce que le fluide refroidi ait été évacué et remplacé par le fluide réchauffé admis, le cycle se répétant ensuite de la m8me manière. ainsi, non seulement l'énergie solaire précieuse est bien utilisée, mais de plus, le procédé selon l'invention est par ticulierement avantageux pour la recharge d'un réservoir d'eau chaude en énergie provenant d'un collecteur solaire. En effet, pendant que le fluide de chauffage abandonne dans I'échangeur Sa. chaleur à l'eau du réservoir, le fluide se trouvant dans le collecteur solaire absorbe de la chaleur, de sorte que ce collecteur et l'échangeur sont bien utilisés. Lorsque la chaleur du soleil n'est absorbé que dans un seul collecteur, l'échangeur reçoit de préférence en un fois la quantité totale du fluide de travail ayant séjourné dans le collecteur. Cette concordance particulière du collecteur solaire et de l'échangeur de chaleur en améliore l'utilisation simultanée avec pour résultat la recharge particulièrement rapide en énergie de l'accu inn1ateur d'eau chaude. Lorsque plusieurs collecteurs solaires sont montés en série sur le circuit du fluide de chauffage, l'expérience a montré qu'il est avantageux que l'échangeur de chaleur reçoive en une seule fois au moins la quantité de fluide de chauffage présente dans le dernier collecteur solaire dans lequel il passe. Le fluide passant dans le dernier collecteur est en effet celui qui est le plus fortement chauffé et l'échangeur le reçoit en totalité en une seule fois. Lorsque plusieurs collecteurs solaires sont montés en parallèle sur le circuit du fluide de chauffage, il est préférable que l'échangeur reçoive en une fois approximativement la quantité du fluide présente dans l'un des collecteurs.Ainsi, l'échangeur de chaleur n'a pas à avoir des dimensions particulièrement grandes et il reçoit en une fois la partie du fluide de chauffage provenant du collecteur qui est le plus élevé et donc le plus fortement chauffé. I1 est bien entendu admis dans ce cas que les raccords d'alimentation en fluide se trouvent à la partie supérieure des collecteurs et que ceux-ci ont approximativement les memes dimensions. L'invention concerne par ailleurs une installation à réservoir d' eau chaude destinée à la mise en oeuvre du procédé mentionné et comprenant un tel réservoir dont la chambre d'eau renferme un échangeur de chaleur qui est réuni en un circuit fermé avec au moins un collecteur solaire par un conduit d'alimentation et un conduit de reflux avec interposition d'une pompe de circulation ; selon une particularité avantageuse de cette installation selon l'invention, un premier capteur de température monté dans le collecteur solaire à proximité du conduit d'alimentation et un second capteur de température monté dans le raccord de reflux de l'échangeur, à proximité du réservoir d'eau chaude, sont tous deux en relation fonctionnelle avec la pompe de circulation de manière à la mettre hors service jusqu'a ce que le fluide de travail se trouvant au reflux ait été refroidi par rapport celui de l'alimentation de manière que l'écart de température atteigne une valeur prédéterminée. La température de l'alImentation et la température du reflux font donc l'objet d'une mesure et si la différence entre les deux températures (écart de température) est trop faible, la pompe de circulation est mise hors service. La différence de température doit être fixée individuellement pour chaque installation. A titre indicatif, un écart d'environ IOOC convient bien. Selon une autre particularité avantageuse entrant dans le cadre de l'invention, le premier capteur de température bloque en plus la pompe de circulation lorsque l'alimentation est à une température inférieure à une valeur limite choisie qui est supérieure à la température voulue de l'eau chaude. Il est ainsi certain accessoirement et de manière très simple que la circulation du fluide de chauffage n'est libérée que lorsque ce dernier a été suffisamment chauffé. Lorsque l'installation ne comprend qu'un collecteur solaire, la contenance de 11 échangeur est de préférence sensiblement égale à celle de ce collecteur de manière que le réglage puisse s'effectuer de manière fiable et en peu de phases. Lorsque llinstallation de production d'eau chaude comporte deux collecteurs solaires montés en série sur le circuit de fluide de chauffage, il est préférable que la contenance de l'échangeur de chaleur corresponde au moins approximativement à celle du collecteur solaire qui supporte la tubulure de raccord à l'alimentation. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure unique est un schéma d'une installation à réservoir d'eau chaude. Le collecteur solaire 2, qui est un corps creux plat par lequel passe le fluide de chauffage, supporte une tubulure 9 de raccord à l'alimentation. Un conduit 4 d'alimentation branché sur ce raccord aboutit à un échangeur de chaleur 6. Un conduit 10 de reflux relie l'échangeur au collecteur solaire. Une pompe 8 de circulation est montée sur le conduit 10 de reflux. L'échangeur de chaleur 6 est monté dans la chambre d'eau d'un réservoir 3 d'eau chaude. L'eau froide arrive dans le réservoir par un conduit 5 et l'eau chaude est prélevée par un conduit de sortie 7. Un premier capteur de sempérature 11 est monté dans le collecteur solaire 2, à proximité de la tubulure 9 de raccord & l'alimentation et un second capteur 12 de température est monté dans le conduit de reflux, à prcximité immédiate du ruser'roi d'eau chaude. Ces capteurs commandent ensemble ia pompe 8 de circulation par l'intermédiaire d'un dispositif 1 de comparaison des températures et de commande. lorsque la différence des températures entre le premier capteur 11 et le second capteur 12 est inférieurs àune valeur prescrite, par exemple d'environ 100C, la pompe de circulation est mise hors service et, sinon, elle reste en service. Lorsque le fluide a été chauffé dans le collecteur solaire par rayonnement thermique, il est dirigé sur l'échangeur de chaleur. Deux cas sont possible Lorsque le fluide subit dans 11 échangeur 6 un refroidissement supérieur à l'écart de température, par exemple de 10 C,- le second capteur 12 ne peut pas agir et le fluide continue de circuler. Lorsque le fluide ne subit pas dans l'échangeur 6 un refroidissement correspondant à l'écart prescrit de température, par exemple de 100C, Je second capteur 12 répond et met la pompe 8 de circulation hors service. La circulation ne peut reprendre que lorsque la température du fluide de chauffage prélevée par le second capteur 12 est descendue d'une valeur correspondant à l'écart prescrit. Le second capteur 12 étant à proximité immédiate du réservoir 3 d'eau chaude , il subit non seulement l'influence de la température du reflux, mais aussi celle de la température du fluide de chauffage se trouvant dans l'échangeur de chaleur. Cette indluence est due à la conduction thermique par la tubulure de raccord et par la circulation interne du fluide de chauffage dans le tronçon tubulaire compris entre l'échangeur de chaleur et le lieu de montage du capteur. Lorsque, selon une autre particularité avantageuse de l'invention, le premier capteur 11 de température ne libère la circulation du fluide de travail que lorsque celui-ci a dépassé une température limite, le régime de l'installation est le suivant Lorsque -le fluide de chauffage a été réchauffé dans le collecteur solaire et que sa température dépasse la valeur limite, par exemple de 600C, le premier capteur 11 libère la circulation et ce fluide se dirige sur l'échangeur de chaleur.Lorsque ce fluide subit un refroidissement supérieur à celui qui correspond à l'écart de température, par exemple de 100C le second capteur 12 ne peut pa entrer en action et la circulation continue jusqu'au moment où le fluide refroidi et renvoyé dans le collecteur solaire par le conduit 10 de reflux atteint le premier capteur 11. Celui-ci arrête la pompe de circulation et ne la remet en marche que lorsque la température limi.te a été à nouveau atteinte. Lorsque le fluide de chauffage ne se refroidit pas suffisamment dans l'échangeur de chaleur, le second capteur 12 répond et l'installation continue de fonctionner de la manière décrite ci-dessus. Le fluide de chauffage peut très avantageusement être de l'eau éventuellement additionnée d'un antigel. Le mode de réalisation des deux capteurs de tom pérature et leur branchement sur la pompe de circulation en vue de l'obtention de I'effe-t; voulu n'offrent aucune difficulté à l'homme de l'art et leur description est superflue. I1 va de soi que le procédé et l'installation décrits et représentés peuvent subir diverses modifications sans sortir du cadre de l'invention. RENJIATIONS 1. Procédé de recharge en énergie calorifique d'un réservoir d'aau chaude renfermant dans la chambre d'eau un échangeur de chaleur relié à au moins un collecteur solaire en un circuit fermé de fluide de chauffage, caractérisé en ce nu'il consiste essentiellement à bloquer la circulation du fluide de chauffage ,lorsque l'échangeur de chaleur a été rempli par la fraction de ce fluide qui a été chauffée dans le collecteur solaire,jusqu'à ce que cette fraction du fluide se trouvant dans cet échangeur ait pratiquement abandonné sa chaleur à l'eau du réservoir, puis à libérer à nouveau la circulation jusqu'à ce que le fluide refroidi ait été évacué de l'échangeur et remplacé par du fluide réchauffé admis, le cycle se répétant ensuite de la meme manière. 2. Procédé selon la revendication 1 appliqué à une installation à un unique collecteur solaire, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur reçoit en une fois la quantité totale du fluide de chauffage que le collecteur solaire contient. 3. Procédé selon la revendication 1 appliqué à une installation à au moins deux collecteurs solaires montés en série sur le circuit de fluide de chauffage, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur reçoit en une fois au moins la quantité du fluide de chauffage que contient le dernier collecteur solaire par lequel ce dernier passe, 4. Procédé selon la revendication 1 appliqué à une installation à au moins deux collecteurs solaires montés en parallèle sur le circuit du fluide de chauffage, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur reçoit en une fois approximativement la quantité du fluide de chauffage que contient un collecteur solaire. 5. Installation à réservoir d'eau chaude destinée à la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 et comprenant un réservoir dont la chambre d'eau renferme un échangeur de chaleur qui est branché en circuit fermé avec au moins un collecteur solaire par un conduit d'alimentation et un conduit de reflux, avec interposition d'une pompe de circulation, laditc installation étant caractérisée en ce qu'un premier capteur de température monté dans le collecteur solaire à proximité de la tubulure de accord à l'alimentation et un second capteur de température monté dan lc raccord au reflux de l'échangeur de chaleur, à proximité du réservoir d'eau chaude, sont en relation fonctionnelle avec la pompe de circulation de manière à la mettre hors service aussi longtemps que le fluide de chauffage du reflux n'a pas subi un refroidissement tel, par rapport au fluide de l'alimentation, que l'écart de température atteigne une valeur prédéterminée. 6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que le premier capteur de température bloque de plus la pompe de circulation aussi longtemps que l'alimentation reste à une température inférieure à une valeur déterminée choisie qui est supérieure à la température voulue de l'eau chaude. 7. Installation selon l'une des revendications 5 et 6 à unique collecteur solaire, caractérisée en ce que la contenance de l'échangeur de chaleur correspond approximativement à celle du collecteur solaire. 8. Installation selon l'une des revendications 5 et 6 à au moins deux collecteurs solaires montés en série sur le circuit du fluide de chauffage, caractérisée en ce que la contenance de il échangeur de chaleur correspond au moins approximativement à celle du collecteur solaire qui supporte la tubulure de raccord à I'alileek station. 9. Installation selon l'une des revendications 5 et 6 à au moins deux collecteurs solaires montés en parallèle sur ie circuit du fluide de chauffage, caractérisée en ce que la contenance de l'échangeur de chaleur est approximativement égale à celle de l'un de ces collecteurs.