Brevet FR2288234A1 — publié le 19760514

L'invention concerne une installation utilisant l'énergie du vent pour le chauffage de fluides. L'obiet de l'invention s rattache au secteur technique du chauffage, notamment du chauffage de fluides à usage domestique. Dans le bâtiment et en particulier dans les constructions à usage d'habitation ou professionnel (immeubles, villas, bureaux, ateliers salles de snort ...)* on utilise un fluide, le Dlus souvent de l'eau, soit nour alimenter une installation de chauffaae central, soit pour les besoins ménagers. Le type de chauffaqp le plus couramment employé est le chauffage central à circulation d'eau chaude à Dartir d'une réserve d'eau ou d'une chaudiere fonctionnant avec une source d'é ner@ie telle que électricité, qaz, fuel, charbon, qui est d'un nrix de revient de plus en nlus élevé et qui risque de manquer dans les nrochaines années. Le but recherché par l'invention est d'utiliser une énerqie aratuite (après amortissement du matériel de mise en oeuvre) pour fournir de l'eau chaude ou autre fluide. Pour cela on pré- voit une installation simDlifiée de chauffage électrique fonctionnant seule ou de préférence, en complément d'une installation classique, et cela sans aucun élément tampon ni interconnexion avec le réseau normal d'électricité, ni modifications importantes de l'installation classique. On sait aue cette énergie indénendante ou d'aDpoint, qratuite ou quasi-gratuite, peut etre fournie soit nar le soleil, soit par les cours d'eau, soit nar la force des vents. Pour pouvoir utiliser cette énergie, il faut la capter en tenant comnte de ses caractéristiques Dronres : intensité, durée, commodité d'exploitation, réqularité.... De ces trois sources différentes, il aiderait aue c'est l'énernie du @ vent qu'il est la nlus facile et la nlus économiaue à mettre en oeuvre pour produire des calories @ratuites ou presque. Pour capter cette énergie ou utilise des éoliennes convenablement disposées dans les lieux les plus ventés d'un secteur donné, on transforme cette énercie soit en force, par exemple pour pomper de l'eau, soit en électricité pour chauffer un fluide. Comme l'énergie produite dénend de la force du vent, elle est très variable. @@ faut done la stocker, si l'on a besoin d' une consommation régulière. Ce stockane dans un élément tampon (batteries d'accumulateurs) nu nar interconnexion avec le réseau normal d'électricité est difficile à mettre en oeuvre et coûte cher car il faut obtenir un courant électrique réqulé très pré- cis, correspondant à des normes officielles (interconnexion), ou prévoir l'usure ranide de ses comnosants (batteries d'accumulateurs). L'installation suivant l'invention est remarnuable en ce qu'elle met en oeuvre au moins un moyen de cantaqe des vents du tvpe éolienne transformant directemen 1 'énergie du vent en calories par l'intermédiaire d'un générateur d'électricité ou moyen similaire, relié à une ou des résistances introduites dans le circuit de chauffaqe d'une installation classique ou dans un circuit indépendant de manière à obtenir immédiatement des calories gratuites ou presque , lorsque le vent est suffisant pour alimenter le qénérateur Ces caractéristiaues et d'autres ressortiront de la descrintion qui suit. Pour fixer l'objet de l'invention sans toutefois le limiter dans les dessins annexés Les figures 1.2.3.10 11 et 12 montr@nt les principaux typ@s@d'éo- liennes associées à un @énerateur d'électricité. La figure 4 montre schématiquement une éolienne du tyne représenté à la fiqure 3, placée sur le toit d'un immeuble. La fi cure 5 est un schéma illustrant une installation suivant l'invention ajoutée à une installation de chauffage central à circulation d'eau. La fiqure 6 est un ,sch'éma il lustrant une installation suivant l'invention ajoutée à une installation d'eau chaude par réservoir. La fiqure 7 est une vue en coune illustrant une forme de réalisation de éolienne suivant l'invention. Tes figures 8 et 9 sont des vues en coup considérées respectivement suivant les li@nes 8-8 et 9-9 de la figure 7. Afin de rendre plus concret l'objet le l'invention, on le décrit maintenant sous des formes non limitatives de réalisation illustrées aux figures des dessins Suivant l'invention, on a voulu réaliser une installation simple et peu onéreuse, d'entretien pratiquement nul, très fiable, et esthétique pour ce qui concerne sa partie visible, c'est à-dire le moyen de captace du vent (éolienne) ; bien au'il ne soit pas interdit d'imaginer une éolienne ou moyen similaire in tégré à une construction. Cette installation peut outre la seule installation fournis sant des calories dans une construction, mais, étant donne son caractère aléatoire, on prévoit sa mise en oeuvre complémentai- rement à une installation classique existante, cela sans aucun élément tamnon ni interconnexion avec le réseau normal. L'installation selon l'invention comprend un moyen de cap tage du vent du type éolienne, qui peut être placé soit sur la construction à alimenter, soit à proximité, en un endroit plus propice. En pratique, on peut admettre qu'en utilisation rurale, la recherche du lieu venté déterminera la position de l'éolienne, tandis qu'en utilisation urbaine, pour des raisons d'encombrement et d'environnement, l'éolienne sera montée en haut de la construc tion à alimenter, car il est reconnu qu'une construction ou immeu- ble provoque un courant d'air plus puissant que le vent lui-même à un certain niveau au-dessus de l'immeuble ( comme illustré à la figure 4, où l'on voit l'immeuble A et l'éolienne B placée au niveau du courant d'air C). Dans tous les cas, la recherche du meilleur emplacement sera exécutée par un anémomètre. On connait plusieurstypes d'éoliennes. La plus connue est l'éolienne à axe de rotation horizontale ou oblique figures 1 et 2). Ce type d'éolienne met en oeuvre une hélice D ou des pales d'assez grande envergure pour obtenir un couple suffisant sur 1' axe E, ce qui suppose que cet axe soit situé assez haut et équin pé d'une girouette F importante pour maintenir l'hélice face au vent. Cela exige une armature G solide, volumineuse, donc onéreu se et inesthétique. De plus, si l'on place le générateur H à l'abri dans la construction (figure 1) ou dans un coffre, il faut nrévoir un renvoi d'angle J, d'où perte d'énerqie. Si le générateur est placé derrière l'hélice (fiqure 2), l'armature devra etre conso lidée, le générateur protégé, droù augmentation des frais d'ins tallation. Ce type d'éolienne bien que de bon rendement, ne peut être effectivement mis- en oeuvre que dans des installations rurales. Si l'on veut rester dans les tendances actuelles d'esthétique et oe qllr d de simplicité, surtout en vue d'installations urbaines, l'éolien- ne choisie doit être discrète, c'est pour cela que l'on préfèrera une éolienne à axe vertical, telle qu'illustrée aux figures 3, 7, 8, 9, 10, 11 et 12 des dessins. Ce type d'éolienne, bien que de rendement un peu plus faible, offre l'avantaqe d'etre d'adaptation facile (armature légère), encombrement inférieur....). les figures 7 - 8 et 9 L'éolienne selon/ comprend essentiellement un axe vertical 1 portant des pales 2 enfermées dans un carter circulaire 3 surmonté d'une qirouette 4, le tout étant porté par une armature légère 5. Bien entendu, les dimensions de l'éolienne, donc les dimensions , formes et nombre de pales seront déterminés pour correspondre au besoin recherché. On a illustré, à titre d'exemple, aux figures 7, 8 et 9 notamment, une éolienne comprenant quatre pales 2 solidaires de l'axe 1 de manière orthogonale, tandis que le carter circulaire 3 présente un orifice latéral 3a pouvant être équipé d'une grille fine de protection, permettant ltentrée du vent v, par l'orientation automatique du carter, monté à rotation libre autour de l'axe 1 face au vent, par l'intermédiaire dela girouette 4 avantageusement profilée sur le dessus du carter. Le vent pénétrant dans le carter, frappe une pale perpen. diculairement, ce qui provoque son entratnement en rotation ; la deuxième pale se trouvant alors face au vent, tourne à son tour et ainsi de suite. Pour éviter des remous d'air près de l'orifice 3a, on prévoit un trou d'échappement 3b avant cet orifice, avec déflecteur 6 par exemple. Sous l'action répétée du vent sur les pales, l'axe vertical 1 tourne plus ou moins vite selon la force du vent, et peut ainsi entraîner directement un générateur quelconque 7 monté en bout de l'arbre soit intérieurement à la construction (figure 3), soit extérieurement et proiégé des intempéries (traits interrompus figure 3). Ce générateur est de préférence un alternateur de type automobile, appareil offrant is avantages suivants : courant électrique assez stable dans une lare plaque de vitesse de rotation et pouvant être utilisé directement dans des résistances de caractéristiques fixes, absence de bruit me me à grande vitesse, pas d'entretien, prix de revient peu élevé. OnE illustré à la figures, une première forme d'utilisa tion de cette énergie du vent. On voit que l'éolienne à un axe vertical, désignée dans l'ensemble Dar 8 est reliée directement à un générateur 7 raccordé/électricuement a ne résistance 9 nlongeant dans un Detit reservoir additionnel 10 placé dans un circuit de chauffaae central à circulation d'eau. on in point quel- conque entre la chaudière 11 et les radiateurs 12. Comme on le voit il y a peu de modifications. à prévoir dans une installation existante de ce qenre. La chaudière est en général équipée d'un thermostat 13 réglé pour déclencher le chauffage à une certaine température ambiante. Il suffit alors d'équiper le circuit additionnel d'un autre thermostat 14 réglé à une température supérieure au thermostat 13, pour que, s'il y a du vent pour alimenter le générateur, la résistance 9 chauffe l'eau du circuit principal, soit en complément des calories fournies par la chaudière, soit seule. Exemple de fonctionnement : le thermostat 13 de la chaudière déclenche le chauffage à 180 C. Le thermostat 14 du circuit additionnel déclenche la résistance 9 à 20 C. ler Cas : il n'y a pas de vent, ou pas suffisamment pour faire tourner le générateur. Le chauffage fonctionne normalement à l'aide du thermostat 13. La température est de 180C. La chaudière fonctionne par exemple 1 minute toutes les 5 minutes. 2ème Cas : Il y a du vent et l'éolienne fournit de l'électricité, par l'intermédiaire du générateur. Ici, trois formes possibles de fonctionnement. a) - Il y a assez de vent pour maintenir la température à 20 C. Dans ce cas toutes les calories sont fournies par la résistance 9, Il n'y a pas de consommation dans la chaudière. b > - Le vent ne permet pas de maintenir la température à 20 C. Le thermostat 14 ne coupe jamais le courant et la résistance 9 fournit un certain nombre de calories. Lorsque la température tombe en-dessous de 180C, la chaudière se met en route et s' arrête dès que la temnérature dépasse 18 C.S'il n'y avait pas d'adjonction de calories nar la résistance 9, la chaudière fonctionnerait 1 minute toutes les 5 minutes, comme précédemment Mais les calories ajoutées Permettent un nlus lent refroidisse- ment du circuit d'eau et dans ce cas, la chaudière ne fonctionne ra peut Ptre aue 1 minute toutes les 10, 15, 30 minutes... , où économie Dlus ou moins imnortante. c) 1e vent est irréoulier, c'est-à-dire que les calories additionnelles ne sont fournies qu'à certains moments. L'économie de combustible est fonction de la périodicité du vent. A noter qu'une installation de ce genre fonctionnant seule, c'est-à-dire sans installation de chauffage classique, peut être utile dans certains cas, tels que : chauffage léger et gratuit d'une résidence secondaire pendant les périodes froides, chauffane d'une piscine... Une deuxième forme d'utilisation est il lustrée à la figure 6, où l'on voit nue l'éolienne 8 transmet son énergie à un géné- rateur 7 par 1'intermédiaire d'une démultiplication 15. Le qPné- rateur est relié électriquement à une résistance 16 plonceant dans le réservoir ou ballon 17 d'un circuit de chauffage d'eau à usage domestique, équipé d'une résistance 18 et d'un thermostat 19. Comme précédemment, il suffit de relier la résistance additionnelle lia un autre thermostat 20 réglé à une température supérieure à celle du thermostat 19, pour que suivant les conditions de fonctionnement du générateur, on obtienne constamment ou périodiquement des calories gratuites sans modifications de fonctionnement du circuit normal. Suivant la réalisation des figures 10, 11 et 12, l'éolien- ne est à axe vertical 21, directement relié au générateur 7, mais l'extrémité supérieure de l'axe porte des pales en forme d'hélices 22, en nombre quelconque, enfermées dans un carter circulaire 23, monté pivotant sur l'axe, sur lequel se fixe un capot ouvert 24 permettant à l'air/entrant horizontalement, d'être canalisé sur les pales d'une manière sensiblement verticale. Une girouette 25 solidaire du canot ou rapportée, permettant l'orientation de 1' entrée d'air , et un déflecteur frontal 26 assurant l'échappe ment de l'air par l'intermédiaire d'un ou plusieurs orifices du carter. Cette réalisation offre un meilleur rendement que la forme avec pales droites et vent frappant perpendiculairement ces pales, totit en étant aussi esthétique avec son canot en forme de coupole. D'autres applications peuvent entre aisément @ouvertes dans le cadre de l'invention. De même , il est bien évident que plusieurs éoliennes peuvent être raccordées à un même générateur, que ce générateur peut fournir de l'éb@tricité à plusieurs résis tances. Les avantages ressortent bien de la description, en parti- culer on souligne - le rendement intéressant de cette installation simple et neii coûteuse, surtout dans les régions habituellement très ventées, - le circuit électrique de l'éclienne totalement indépendant dii réseau électrique normal, donc sans aucune interconnexion exiaeant des formalités administratives et un courant régulé correspondant à ur cahier des charges strict, - utilisation immédiate de l'énergie fournie, évitant tout stockage dans des batteries d'accumulateurs onéreuses, et réclamant un entretien périodique, - aucune nuisance l'installation fonctionne sans bruit, sans odeurs, ni fumées. Au contraire l'économie de combustible classique réalisée réduit les émanations, - léolienne peut être réalisée de manière très esthétique (forme, couleur, matériau...) et assez discrète de par son placement à faible hauteur au-dessus du sol eu du toit d'une construction, - l'installation offre une grande sécurité par l'utilisation d'un générateur de faible voltage (12 ou 24 vol+s), - la gratuité de l'énergie fournie, après amortissement rapide de l'installation. L'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d'application non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant plus spécialement été indiqués ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS l- Installation utilisant l'énergie du vent pour le chauffage de fluides, caractériséeen ce qu'elle met en oeuvre au moins un moyen de captage des vents du type éolienne transformant directement l'énergie du vent en calories par l'intermédiaire d'un gé- nérateur d'électricité ou moyen similaire, relié à une ou des résistances introduites dans le circuit de chauffage d'une installation classique oyais un circuit indépendant, de manière à obtenir immédiatement des calories gratuites ou presque, lorsque le vent est suffisant pour alimenter le générateur. 2- Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen de captage des vents est une éolienne du type à hélice supportée par un axe horizontal oukblique, le générateur étant placé directement derrière l'hélice ou en bout d'un renvoi d'angle, ensemble étant porté par une armature. 3- Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen de captage des vents est une éolienne comprenant un axe vertical en haut duguel sont fixées des pales verticales en nombre et dimensions déterminés ; un carter tournant autour de 1' axe, enveloppant les pales, tandis qu'une couverture latérale du carter permet l'entrée d'air sur les pales, en combinaison avec une girouette d'orientation surmontant le carter. 4- Installation suivant la revendication 3, caractérisée en ce que le fond du carter présente en fin de circuit d'air pénétrant dans le carter, c'est-à-dire près de l'ouverture latérale, un orifice d'échappement d'air pouvant être équipé d'un déflecteur. 5- Installation suivant la revendication 1, caraCtérisée en ce que le générateur d'électricité est un alternateur de type automobile, c'est-à-dire silencieux et fournissant un courant stable dans une large plage de vitesse de rotation. 6- Installation suivant les revendications -1,3 et 5 ensemble, caractérisée en ce que le générateur est monté directement à 1' extrémité de l'axe portant les pales de l'éolienne. 7- Installation suivant les revendications 1,3 et 5 ensemble, caractérisée en ce que le générateur est relié à l'axe portant -les pales de l'éolienne, par l'intermédiaire d'un moyen de démultiplication. 8- Installation suivant l'une quelconque des revendications 1,2. 3,5,6 et 7, caractérisée en ce que le générateur et/ou ltoraane de démultiplication sont montés dans un coffret de protection contre les intempéries, ou placés à l'intérieur d'une construction, près de l'éolienne. 9- Installation suivant l'une quelconque des revendicafions 1,2, 3,4,5,6,7 et 8, caractériséeen ce que le générateur alimenté par l'éolienne, est relié électriquement à une ou des résistances e- lectriques de caractéristiques fixes plongeant dans un fluide circulant dans un appareil de chauffage ou dans un réservoir. 10 - nstallation suivant les revendications l et 9 ensemble, caractérisée en ce que, dans une application particulière, la ou les résistances sont placées dans un réservoir intercalé dans un ou des circuits de chauffage central à circulation d'eau. en tin point quelconque du circuit. 11- Installation suivant les revendications 1 et 9 ensemble. caractérisée en ce que, dans d'autre applications, la ou les résisr tances sont placées dans-un ou des réservoirs ou ballons de circulation d'eau dans un ou des circuits d'alimentation en eau, en supplément de la ou des résistances classigues. 12- Installation suivant les revendications 10 et Il ensemble, caractérisée en ce que la ou les résistances sont reliées électriquement à un ou des thermostats réglés à une température supérieure à celle du ou des thermostats équipant la ou les chaudières ou le ou les réservoirs, de manière à fournir seules ou en combinaison avec les moyens de chauffage de l'installation classique, des calories en provenance de l'éolienne ou des éolis nes et du ou des générateurs. 13- Installation suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'éolienne est du type à palas en forme d'hélice, supportées nar un axe vertical et enfermées dans un carter tournant libre ment sur l'axe ; un canot ouvert fixé sur le carter assurant la canalisation du vent, entrant horizontalement, sur les pales qu' il frappe d'une manière sensiblement verticale, pour s'échapper ensuite nar un ou des s orifices du carter nollvant être équipé d'un déflecteur.