Brevet FR2317523A1 — publié le 19770204

L'invention due à la collaboration de @onsieur Jean PIRON se rapporte à une installation de transformation d'énergie qui comporte une source de fluide chaud, un 1er circuit de fluid chaud alimenté par ladite source, un év@porateur @limenté par le fluide chaud, un 2ème circuit de fluide caloporteur vaporisé, un moteur à flux continu alimenté par ledit 2ème circuit, une @rise de force motrice sur ledit moteur et un condenseur alimenté par une source de fluide froid. Dans une telle installation le fluide chaud peut être constitué not@mment par l'eau chauffée dans un capteur de radiations solaires, l'eau chaude naturelle ou l'eau résiduelle réchauffée par un processus industriel ou géothermique. Le fluide froid peut être notamment constitué par l'eau de pompage débitée par une pompe entraînée par la prise de force motrice. Lorsque la prise de force motrice entraîne également une pompe de réinjection du fluide dans un évapo@a@teur à plaques mul- tiples, le volume de liquide admis dans celui-ci peut devenir supérieur au volume de liquide vaporisé pendant la même période. De plus Si le moteur entratne principalement un générateur de courant électrique et si l'installation ne comporte pas de source continue de fluide froid il est nécessaire d'utiliser une réserve d'eau enterrée ou calorifugée0 Dans certains cas les installations,par suite du manque de puits,ne permettent pas le maintien de la réserve d'eau à une température suffisamment basse, compatible avec le bon fonctionnement du moteur. Ce dernier ne sera donc plus refroidi dans es conditions satisfaisantes. L'invention se propose de remédier aux inconvénients précités et a pour objet une installation de t-ansformation d'énergie dont le moteur à flux permanent est associé à un dispositif de régulation composé d'un réservoir auxiliaire à niveau constant dans lequel débouche le canal de refoulement de 'a pompe de réinjection, tandis que le conduit de sortie du réservoir alimente l'évaporateur. Selon le mode de réalisation préférentiel, un clapet à flotteur obturera le canal de refoulement de la pompe de réinjection dès que le fluide du réservoir auxiliaire atteint le niveau maximal. Cette manière de procéder évite l'assèchement du condenseur ainsi que la cavitation de la pompe de réinjection. Cette dernière débitera à cet effet dans un circuit fermé comportant un clapet de décharge. Pour maintenir la résorve d'eau de la seurce fr@ide @ une température basse on utilise @es car@@urs orientés vers le nord dans le but de cende@ser l'@u@idité @tmespl@ri@ue et de ré@upérer les frigeries. Selon un @@ e@@e rialisation, un collecteur d'eau de condensation,disposé à proximité des capteurs @ord,est branché sur un 1er canal d'alimentation de la source froide et un 2ème canal, alimenté par ladite source,débouche dans un condenseur et dans l'une des voies d'une vanne de commutation à 3 voies dont la 2ème et la 3ème voie sont respectivement raccordées avec ledit 1er canal et le capteur Nord. Cette manière de procéder permet l'établi sement d'un circuit de réfrigération de la source froide pendant la nuit et le court circuit des capteurs Nord pendant le jour. D'autres caractéristiques et avantages de l'installation ressortiront de la descrintion qui va suivre en référence au dessin annexé qui schématise l'installation. Comme le montre le dessin l'installation comprend un support de dispositifs 1, 2 qui sont des insolatours fixes dont le but est de recueillir le rayonnement solaire. L'insolateur 1 communique la chaleur correspondante à l'eau débitée par une nn""'e 3 alimentée à partir d'un réservoir 4. On notera toutefois que l'eau pourrait tout aussi bien circuler par thermosyphon sans faire appel à la pomme de circulation 3. Le réservoir @ sera dans ce cas du type étanche et un réservoir " l'expansion h membrane (r) sera prévu sur le canal d'alimentation de l'insolateur 1. Le pompe 3 est amorcée le cas échéant à l'aide d'un moteur de démarrage (tri) dont l'arrêt est commandé dès que le régime du moteur 5 à flux continu se trouve établi. Les traits mixtes 6, 7, 8 de la figure symbolisent l'entraînement mécanique de la pompe 3,de la @ompe de réinjection 20, et de la station de pompage 10. L'eau rechauffée dans l'insolateur 1 est collectée avant d'être dirigée par une canalisation 11 d'un 1er circuit de fluide chaud vers un échangeur de chaleur 12 à plaques multiples fonctionnant en évaporateur. L'échangeur 12 sert à vaporiser un fluide caloporteur tel que le Fréon circulant dans un 2ème circuit 13 qui est formé.Le fluide caloporteur est acné à la base de l'évaporateur 12 par la pompe de réinjection 20 entraînée par le moteur 5 qui est de préférence mais non obligatoirement réalisa a partir dtun compresseur à 1 ou 2 vis hélicoïdales. Le fluide caloporteur en sort vaporisé par la canalis-tion 15 oui l'amène à une vanne thermostatique 16 et au moteur 5. Après détente dens le moteur 5, le fluide auxiliaire vaporisé sort oar la canalisation 17 qui l'amène à un condenseur 18 où il se liquéfie. A la base du condenseur 18, une canalisation 19 ramène le fluide à la pompe de réinjection 20.Selon ltinvention le circuit fermé 13 alimente le dispositif de régulation qui comprend essentiellement in- roser- voir auxiliaire à niveau constant (21) dans leouel débouche le canal de refoulement (22) de la pompe de réinjection (20). Le conduit de sortie (23) du réservoir (21) alimente l'évatorateur (12) au travers d'un orifice calibré (24). L'évaporateur (12) est de ce fait alimenté par un débit régulier. Quand le niveau optimum est atteint dans le réservoir (21), un clapet à flotteur (25) obture le canal de refoulement'(22) et la pompe de réinjection (20) recycle son débit par l'intermédiaire du clapet de décharge (26). Le condenseur 18 est refroidi par une circulation d'eau froide amenée par un canal 27 depuis une source de fluide froid 28. La source froide 28 est par exemple constituée par une rivière, un étang, un réservoir ou un puits. Un circuit de fluide froid alimenté par la source 28 comprend selon les besoins une pompe de circulation 29, un réservoir d'expansion (r), une 1ère vanne de commutation à 3 voies 30 et des capteurs (31) qui rayonnent la nuit la chaleur emmagasinée le jour. Liteau de ruissellement qui s'accumule dans le collecteur (32) disposé à proximité de la série de capteurs 31 est envoyée dans un 1er canal d'alimentation 33 de la source de fluide froid (28). Les capteurs 31 assurent de la sorte un abaissement de la température par rayonnement vers le ciel et permettent de récupérer de l'eau grâce au froid qui condense l'humidité atmosphérique durant la nuit. En se référant au dessin et en commutant la vanne 30 en voit que le circuit de nuit est composé par la conduite 27, la vanne 30, les capteurs 31, le collecteur 32, le canal 33. Par contre, le circuit de jour est composé par la conduite 27,-la vanne 30 et le conduit de retour 34 à la source ou au réservoir 28. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'insolaveur 2 est branché sur le circuit du fluide caloporteur et il est exposé directement au soleil vers l'est, dans le bat d'élever la température du fluide caloporteur lorsque l"-s capteurs 1 sonifaiblement ensoleillés. Les insolateurs 2 assurent de la sorte le démarrage sûr du moteur 5. Les insolateurs 2 sont isolés durant la nuit soit par la vanne auxiliaire 36, soit par des volets de couverture. Dans le but de permettre le fonctionnement du moteur 5 à une température de 700C correspondant au rendement thermo- dynamique acceptable, la vanne thermostatique 16 ouvre le circuit de fluide caloporteur lorsque la température suffisante est atteinte.Ainsi, même en cas de passage nuageux, le débit de fluide dans le moteur 5 ne peut être assuré que Si la température est suffisamment élevée. Une 2ème vanne de commutation 35 à 3 voies ost respectivement branchée sur la canalisation 11 d'alimentation de l'éva- porateur 12 et sur le collecteur de fluide chaud alimenté par les insolateurs 1. Le dessin représente les vannes 35 et 30 dans une position correspondant nu fonctionnement diurne. La commutation de ces vannes durant la nuit court circuite les insolateurs 1 et assure l'alimentation de la série de capteurs 31. Il est bien entendu, que l'installation n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple et que l'on pourra y avorter des modifications dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Ainsi, par exemple,dans l'hémisphère sud les insolateurs 1 seront orientés vers le nord et les canteiirs rayonnent de nuit 31 seront orient reste toutefois toujours dirige vers le "oint de lever s soleil. REVENDICATIONS 1 - Installation de transformation d'énergie du type comportant une source cie fluide chaud, un 1er circuit de fluide chaud alimenté par ladite source, un évaporateur alimenté par le fluide chaud, un 2ème circuit de fluide caloporteur, un rlotear flux continu alimenté par ledit 2ème circuit, une prise de force motrice sur ledit moteur, un condenseur alimenté par une source de fluide froid et un dispositif de régulation associé au moteur, caractérisé par le fait qiie le dispositif de rég@u- lation se compose d'un réservoir auxiliaire à niveau constant (21) dans lequel débouche le canal de refoulement (22) d'une pompe de réinjection (20) tandis que le conduit de sertie (23) dudit réservoir alimente l'évaporateur au travers d'un orifice calibré (2k). 2 - installation de transformation d'énergie selon la revendica- tion t caractérisée par le fait que le 1 er circuit de fluide chaud est branché sur le canal de sortie d'une 1ère série d'insolateurs (i) sensiblement orientés vers le sud tandis que le 2ème circuit de fluide caloporteur est branché sur le canal de sortie d'une 2ème série d'insolateurs(2) orientés vers l'est et alimente un moteur à vis (5). 3 - Installation de transformation d ' énergie selon la revendica tion 1 ou 2 caractérisée par le fait qu'une série de capteurs (31) sensiblement orientés vers le nord sont disposés à pro ximité d'un collecteur de fluide de condensation et nue ce dernier est branché sur un ter canal d'alimentation (33) de la source de fluide froid (28) tandis qu'un 2ème canal (27) alimenté par ladite source,débouche dans un condenseur (18) et dans l'une des voies d'üne 1ère vaiiffe' de commutation à 3 voies (30) dont la 2ème et la 3ème voie alimentent respec tivement ledit 1er canal (33) et ladite série de capteurs (31). 4 - Installation de transformation d'énergie selon l'une quelconqile des revendications 1 à 3 caractérisée par le fait que la source de fluide chaud alimente de jour une 2ème vanne de commutation à 3 voies (35) dont la deuxième et la troisième voie sont respect tivement branchées sur l'évaporateur (12) et sur lin collecteur de fluide chaud alimenté par la 1ère série d'insolateurs (1). @ - Installation de transformation d'énergie selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisée par le fait que le moteur à fluide (5) est alimenté par l'interm7édiaire d'une vanne thermostatique (16) à ouverture commandée à 70 C environ.