Brevet FR2270535A1 — publié le 19751205

L'énergie solaire est une des rares énergies inépuisa ble. La diffusion des infra-rouges solaires dans l'athmosphère terrestre la rend difficillement utilisable sans concentration, les températures obtenues étant très basses : moins de 1000 centigrades. Cela pose d'autant plus de problèmes à ltéchelon-de l'utilisation ménagère pour les chauffages dthabitations, qu'il stagit d'une énergie intermitente (jour et nuit) et sujette à des pannes (absen ce de soleil). Enfin les températures obtenues par les capteurs plans (sans concentration) sont variables selon l'ensoleillement, c'est-à-dire la longueur d'onde des infrå-rouges captés et l'angle sous lequel elles sont reçues par le capteur. À l'expérience il apparait qu'il s'agit tou jours de températures très faibles, et que leur transfert à un liquide ne peut donner dans les meilleures conditions que de basses températures (exemple comprises entre 30 et 90 degrés centigrades). La possibilité d'utilisation directe de cette énergie est donc liée à l'impératif absolu d'un maximum de stockage de calories à basse température et la consommation de ces mimes calories selon un planning assujetti au minimum de variations possibles. Les techniques utilisées à ce jour poule chauffage des locaux par transport d'air réchauffé au soleil offrent l'inconvénient d'une grande difficulté de stockage, l'air absorbant peu de calories au mètre cube. La technique utilisant l'eau s'est avérée rentable pour la production d'eau chaude sanitaire. L'inventeur ayant de longues années d'expérience et d'observation dans ce domaine, la présente invention à pour objet l'uti lisation du rayonnement solaire par des absorbeurs à transfert d'eau en circuit étanche renvoyé sur des échangeurs secondaires qui réchauffent à leur tour l'ensemble de la masse d'une construction, le stockage d'éner gie étant obtenu d'une part par un réservoir d'eau, d'autre part par la construction elle même. L'invention est basée sur un ensemble d'éléments faisant intervenir non seulement un maximum d'inertie aux matériaux utilisés, mais encore un maximum de calorifugeafe des locaux à chauffer pour obtenir un équilibre entre le gain calorifique solaire et les déperdi tions des locaux à réchauffer. La panne solaire prolongée est compensée par un apport calorifique également obtenu par stockage tertiaire faisant intervenir l'électricité par exemple ou tout autre énérgie connue ou pouvant exister. Selon l'invention un exemple d'installation est décrit de la façon suivante Pour garder un aspect classique à la construction, a toiture est constituée d'une dalle inclinée vers l'azimut le plus favorable. Elle est recouverte de panneaux capteurs (E) constitués de réservoirs étanches dans lesquels l'veau circule laminé à quelques millimètres. La face de ces panneaux orientée vers le soleil est noire ou d'une couleur favorable à l'absorption des infra-rouges. Cette face peut être soit plane, soit structurée de façon à ce qu'un maximum de facettes soient perpendiculaires à l'orientation du rayonnement solaire (exemple pointes de diamants embouties.) La face postérieure et les côtés sont soigneusement isolés thermiquement pour éviter toute déperdition.Quelques centimètres au-dessus de la face du panneau exposé au soleil, est disposé une plaque de verre ayant pour but d'une part de provoquer un effet de serre par piègeage des infra-rouges, d'autre part de protéger le capteur des intempéries et des pertes par convection due au vent. A noter que la façade de l'immeuble exposée au soleil peut aussi être garnie de panneaux capteurs. L'ensemble des panneaux est relié par un jeu de conduites d'eau collectant les fluides et les dirigeant vers un échangeur de température placé dans un réservoir de stockage. La circulation est assurée par pompe ou thermo-syphon. Une sonde placée au sommet des vanneaux (F) contrôle le température, et provoque l'arrêt du circuit primaire si la température des~capteurs devient inférieure à la température obtenue au stockage (D). Le stockage (D) est un ballon contenant l'échangeur du circuit solaire et un liquide (eau par exemple). L'eau contenue dans ce ballon, circule dans l'immeuble par l'intermédiaire d'un réseau de tubes (A) incorporés dans la masse de l'immeuble s planchas, parois, plafonds. La température du ballon (D) est variable. La température du réseau (A) est constante. Elle est obtenue par l'utilisation d'une vanne à 3 voies (C) réglant un mélange entre l'eau du stockage (t) -et le retour du réseau de tubes0 Par exemple la tempérlture constante de 290, peut- & re envisagée, la température de peau des murs et parois de 11 immeuble pouvant être de 24 centigrades pour obtenir le maximum de confort, éviter les inconvénients du chauffage par le sol, et maintenir une ambiance de 200 centigrades (B). Le réservoir (D) est calculé pour avoir une capacité calorifique de stockage suffisante en tout cas, à une Journée complète sans soleil au minimum L' invention est caractérisée par le fait que cette accumulation peut-être en liaison directe avec une deuxième cuve (H) contenant le meme liquide réchauffé par une énergie classique (électricité par exeml-le), S'il n'y a pas liaison directe, il y a un deuxième échangeur dans ce ballon (H). Le deuxième stockage sera à la température la plus haute possible pour le stockage maximum de calories dans le minimum de liquide. Par exemple 1080 pour l'eau chaude, pour rester dans les limites de la réglementation Française actuelle sur les basses pressions Par un système de régulation simple (G), les calories du ballon (H) ne sont envoyées vers le ballon (D) que lorsque ce dernier ne contient plus une température suffisante au maintient du circuit (A). 3ien entendu le circuit des capteurs (E) est isolé. L'envoi des calories peut se faire par exemple par trains réglés par une horloge (J) ou tout autre système de régulation déclanché par une sonde (I) à valeur affichée. Enfin l'invention se caractérise par le fait qu'il est largement fait appel aux meilleures techniques de calorifugeafe, des réservoirs de stockage et de l'immeuble en entier pour qu'il y ait équilibre entre les apports solaires et les déperditions, et que l'ensemble de la construction présente le maximum d'inertie thermique possible. Toute variante de détails sur l'ensemble du système décrit est couvert par l'invention. PEVENDICATTONS 10) Ensemble d'équipement pour chauffage d'un immeuble utilisant énergie solaire sans concentration caract,risé par le fait que la température du réseau de chauFfage est constante, dans la plage de températures 250C - 400 C, de façon a maintenir la température d'émission basse afin d'obtenir le maximum de confort. 20) Ensemble selon revendication 10) caractérisé par le fait que cette température est obtenue grece à une vanne à une ou plusieurs voies assurant le mélange entre l'eau de stockage et l'eau de retour du réseau de chauffage. 3 ) Ensemble selon revendication 10) caractérisé par le fait que pour le maintien de la température ambiante, on agit sur la circulation dans le réseau, inclus dans les murs et les parois de la construction, soit en faisant varier le débit soit en faisant varier la vitesse. 4 ) Ensemble selon revendication 10) caractérisé par le fait que l'énergie complémentaire est apportée par le fluide calorique contenu dans un réservoir maintenu a température constante, le mode de chauffage étant indifférent.