Brevet FR2301789A1 — publié le 19760917

L'invention concerne un évaporateur, échangeur à récupération d'énergie solaire, appareils : générateurs, chaudières thermodynamiques, pompes de chaleur et installations munis desdits évaporateurs, échangeurs. Il est connu d'utiliser dans les générateurs, chaudières thermodynamiques, ou pompes de chaleur, un évaporateur ayant pour but d'évaporer un fluide de travail et de récupérer ainsi des calories, le plus souvent à partir de l'air traversant l'échangeur dudit évaporateur. Toutefois, lorsque lton souhaite récupérer ces calories sur l'air extérieur, ce qui est le cas le plus fréquent, il en résulte des difficultés, liées directement à la chute de température de l'air : ainsi plus la température de l'air chute, plus il est difficile de récupérer les calories souhaitées, d'où une augmentation du prix de revient de cette récupération. En effet, pour permettre de récupérer le même nombre de calories sur un air ayant chuté très sensiblement en température, il est nécessaire d'augmenter la surface frontale et de modifier le pas d'ailette des évaporateurs ainsi que le débit d'air traversant cet échangeur ou d'ajouter des batteries de résistances électriques, afin de compenser les calories que ne fournit plus cet évaporateur lorsqu'il se prend en glace, quand la température de l'air extérieur baisse trop. Cela entraine nécessairement un surinvestissement très important, augmentant de façon très sensible le court final de l'installation. La présente invention a pour but de remédier aux incbnvénients des évaporateurs connus et habituellement employés, ainsi qu'à leur technique de mise en oeuvre, et permet une utilisation plus rationnelle, plus efficace, d'une économie certaine, rivalisant avec des marges considérables, par rapport à l'utilisation classique de toutes les sources d'énergie. L'invention concerne à cet effet un évaporateur, échangeur à récupération d'énergie solaire, caractérisé en ce qutil est placé dans un capteur, fermé à sa partie supérieure par une ou plusieurs plaques transparentes translucides, disposé lui-même dans un endroit parfaitement irradié par le rayonnement solaire. L'avantage principal de l'invention réside dans le fait qu'il n'est pas nécessaire d'avoir des températures de récupération solaire très élevées sur les capteurs, comme dans les dispositifs de récupération solaire connus, avec utilisation directe de cette récupération. Suivant l'invention, une température du fluide de travail équivalente à - OOC est suffisante, et permet de conserver sur tous les appareils pompes de chaleur classiques connus ( et notamment tels que sur les générateurs ou chaudières thermodynamiques conformes à la demande de brevet nO 74 30985 ), un rendement, un coefficient de mérite tres intéressant, de 2,5 à 5 fois supérieur à l'effet JOUtE, normalement utilisé dans le chauffage électrique direct. On obtient donc une économie très sensible d'exploitation. Par ailleurs, le fait d'utiliser ces températures de récupération solaire très faibles, offre d'autres avantages, par rapport aux procédés de récupération solaire traditionnels, notamment les avantages suivants 1) La surface des échangeurs capteurs est sensiblement plus petite, d'où économie du coût de l'installation. 2) D'autre part, dans les autres dispositifs d'utilisation directe de la récupération solaire, dès que la température chute en-dessous de 450 à 400, mais le plus souvent en-dessous de 500, le chauffage des locaux ou de l'eau sanitaire n1 est plus possible, et aussitôt, il est nécessaire de faire appel à un chauffage d'appoint complémentaire, tel que gaz, mazout, électricité et qui obligatoirement représente toute la puissance nécessaire au maintien en température des locaux.Cela nécessite donc obligatoirement dans les dispositifs d'utilisation directe de la récupération solaire, d'avoir un équipement de secours, fonctionnant fréquemment, notamment toutes les nuits, une partie des matinées et soirées, les jours où la récupération solaire n'est pas possible (brouillard, pluie etc..) chaque fois donc, que la température de récupération solaire chute en dessous de 45 à 400, soit très souvent, à moins d'avoir accumulé cette eau chaude. Cette accumulation étant particulièrement onéreuse, lors de l'installation, car elle nécessite une place et une mise en oeuvre très importantes, pour loger cette réserve d'eau ou tout autre fluide de travail, alors que suivant les caracteristi- ques de l'invention appliquée en appartements, constructions individuelles, de type moyen, une réserve du fluide de travail d'environ 1.000 litres est largement suffisante pour que la pompe de chaleur, générateur ou chaudière thermodynamique conserve un coefficient de performance et de mérite pratiquement aussi important que lorsque la récupération solaire est effective. 3) De plus, dans le jumelage récupération solaire directe classique et chauffage électrique direct, ce qui est la solution la plus préconisée et la plus employée, l'utilisateur est doublement pénalisé devant à cet effet, faire appel d'une part, à une installation de chauffage électrique direct, assurant nécessairement la puissance totale de chauffage des locaux et d'autre part, une installation classique de chauffage central à circulation d'eau ou d'air, chauffée par la récupération solaire. Par ailleurs, une telle installation nécessite une puissance électrique installée et souscrite importante, mettant l'utilisateur dans l'obligation d'acquitter des primes fixes d'abonnement électrique particulièrement élevées, cellesci étant fonction de la puissance installée; alors que suivant la présente invention, une puissance souscrite de 3 à 5 fois plus faible est suffisante. 4) Dans le procédé selon l'invention, quand la récupération solaire est importante, l'installation de chauffage peut fonctionner aussi comme dans les systèmes de récupération solaire classiques, de ce fait, le générateur, chaudière thermodynamique, pompe de chaleur s'arrête, ne fonctionne plus tant que la température du fluide de travail caloriporteur est supérieure à 400, d'où économie complémentaire sensible de consommation. 5) L'évaporateur-échangeur conforme à l'invention permet de le désolidariser du générateur, chaudière thermodynamique, pompe de chaleur classique, ou tout autre appareil auquel il est destiné, de manière à le placer dans un capteur permettant la récupération solaire. En résumé, la mise en oeuvre de la présente invention liée avec des générateurs, chaudières thermodynamiques, pompes de chaleur, entraine une économie de consommation considérable par rapport à l'utilisation traditionnelle : desdits appareils à la récupération solaire directe, ainsi qu'à tous les autres procédés de chauffage connus et utilisés. Enfin, des évaporateurs ou échangeurs conformes à la présente invention utilisés avec des pompes de chaleur classiques ou avec une pompe de chaleur suivant la demande de brevet nO 74 30985, permet avec un seul appareil d'assurer, sans pollution : le chauffage de tous locaux, le chauffage d'eau d'une piscine, la production d'eau chaude sanitaire, le séchage de différents produits, la déshumidification, la climatisation et en cas de nécessité la production de froid ou tout autre utilisation dans de franches conditions de souplesse et d'économie. Suivant une caractéristique de l'invention conforme à la revendication 1, l'évaporateur capteur de calories est constitué par un échangeur à l'intérieur duquel circule un fluide frigorigène, caractérisé en ce que ledit ou échangeur est placé dans un caisson capteur, de préférence hermétique, dont la surface frontale supérieure est constituée d'une ou plusieurs plaques transparentes ou translucides, ce caisson étant luimeAme disposé dans un endroit parfaitement irradié par les rayonnements solaires, de manière à capter le maximum de calories solaires. Suivant une autre caractéristique conforme à la revendication 2, le caisson dans lequel est placé l'échangeur comporte des moyens disposés de manière à capter l'air extérieur, l'air extrait des locaux, le mélange de l'air extérieur et de l'air extrait, et un orifice d'évacuation de cet air. L'air capté est évacué après avoir traversé l'échangeur de 1' évaporateur. Suivant une autre caractéristique conforme à la revendication 3, l'évaporateur est précédé et relié à un autre caisson disposé également de manière à recevoir le maximum de rayonnement solaire, ce caisson comporte un ou plusieurs échangeurs calorifiques métalliques ou en tout autre matériau, traversé par l'air extérieur, l'air extrait, un mélange d'air extérieur et d'air extrait, dirigé ensuite dans le caisson comportant ledit évaporateur. Suivant une caractéristique de l'invention conforme à la revendication 4, ltévaporateur est constitué par deux tuyauteries lisses, à ailettes rainurées, disposées l'une dans l'autre à des diamètres appropriés, de façon à constituer un échangeur placé lui-m8me dans un caisson. Le tube intérieur contient le fluide frigorigène pour faire office d'évaporateur, ce tube est enfermé dans un second tube, d'un diamètre plus important, pour permettre dans l'espace séparant les deux tubes, la circulation d'un fluide ou liquide de travail, récupérant lui-même directement les rayonnements et les calories solaires. Suivant une autre caractéristique conforme à la revendication 5, les tuyauteries lisses, à ailettes rainurées, de l'échangeur sont métalliques, mais peuvent être constituées en tout autre matériau. Suivant une autre caractéristique conforme à la revendication 6, le fluide ou liquide de travail, récupérant les calories solaires, est dirigé en circuit fermé sur un évaporateur à eau, plus contmunément désigné Dry-Ew". Ces variantes de réalisation permettent d'améliorer de façon notable la récupération de calories, tout en laissant aux utilisateurs une grande souplesse de choix quant au mode de réalisation à adopter en fonction du résultat recherché par rapport à des conditions de fonctionnement déterminées(lieu, surface, conditions climatiques extérieures etc..). Cette invention s'applique en général au chauffage, à la climatisation et à la réfrigération. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits, à partir desquels on pourra prévoir d'autres variantes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Evaporateur capteur de calories constitué par un échangeur à l'intérieur duquel circule un fluide frigorigène caractérisé en ce que ledit ou échangeur est placé dans un caisson capteur, de préférence hermétique, dont la surface frontale supérieure est constituée d'une ou plusieurs plaques transparentes ou translucides, ce caisson étant lui-même disposé dans un endroit parfaitement irradié par les rayonnements solaires, de manière à capter le maximum de calories solaires. 2.- Evaporateur capteur de calories conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le caisson dans lequel est placé l'échangeur comporte des moyens disposés de manière à capter l'air extérieur, l'air extrait des locaux, le mélange de l'air extérieur et de l'air extrait, et un orifice d'évacuation de cet air; l'air capté est évacué après avoir traversé l'échan- geur de l'évaporateur. 3.- Evaporateur capteur de calories conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est précédé et relié à un autre caisson disposé également de manière à recevoir le maximum de rayonnement solaire, ce caisson comporte un ou plusieurs échangeurs calorofiques métalliques ou en tout autre matériau, traversé par l'air extérieur, l'air extrait, un mélange d'air extérieur et d'air extrait, dirigé ensuite dans le caisson comportant ledit évaporateur. 4..- Evaporateur capteur de calories conforme à l'une quelconque des revendications de 1 à 3, constitué par deux tuyauteries lisses, à ailettes rainurées, disposées l'une dans l'autre, à des diamètres appropriés de façon à constituer un échangeur placé lui-même dans un caisson, suivant revendications 1 et 2. Le tube intérieur contient le fluide frigorigène pour faire office d'évaporateur, ce tube ewt enfermé dans un second tube d'un diamètre plus important pour permettre, dans l'espace séparant les deux tubes, la circulation d'un fluide ou liquide de travail, récupérant lui-mine directement les rayonnements et les calories solaires. 5.- Les tuyauteries lisses, à ailettes rainurées, de l'échangeur conforme à la revendication 4, sont métalliques mais peuvent être constituées en tout autre matériau. 6.- Echangeur capteur de calories placé dans un 'caisson, conforme à l'une quelconque des revendications de 1 à 5, ou tout autre capteur solaire connu caractérisé en ce que le fluide ou liquide de travail récupérant les calories solaires est dirigé en circuit fermé sur un évaporateur à eau, plus communément désigné "Dry-Ex". 7.- Pompes de chaleur et appareils thermodynamiques équipés des évaporateurs, échangeurs de chaleur, conformes à l'une quelconque des revendications de 1 à 6. 8.- Installations équipées des pompes de chaleur, appareils thermodynamiques, évaporateurs, échangeurs de chaleur, conformes à l'une quelconque des revendications de 1 à 7.