Brevet FR2317603A1 — publié le 19770204

La présente invention consiste en un dispositif perfec tionné -de captation de l'énergie solaire et de sa transformation en énergie thermique, l'énergie solaire étant utilisée, seule ou en association avec une chaudière classique, pour le chauffage domestique et la production d'eau chaude pour les besoins sanitaires. Pour obtenir une captation maximum d'énergie solaire, il est connu de rendre les surfaces des récepteurs aussi grandes que possible, ou d'utiliser des dispositifs concentrant le rayonnement. Ces moyens sont généralement inesthétiques et souvent onéreux. Les capteurs muraux généralement utilisés tels que ceux décrits dans le brevet français 2.144.066 sont constitués d'un mur de béton peint en noir derrière un vitrage. Le mur absorbe l'énergie solaire, l'air de la maison s'échappe au bas du mur pour passer entre le vitrage et le béton, prend des calories a ce denier et une fois réchauffé, s'élève pour pénétrer à nouveau dans les pieces en haut des murs. Pour le chauffage domestique, les capteurs à eau sont généralement préférés. De couleur sombre, ils renferment des tubes ot circule l'eau. L'eau froide pénétre en bas du capteur, est chauffée,monte naturellement puis va s 1accumuler par simple gravité naturelle dans un réservoir placé plus haut dans la maison. Cette eau additionnée ou non de glycol pour ne pas geler en hiver, alimente des radiateurs, ou des tubes dans le plancher. Le dispositif conforme à l'invention permet de remédier aux insuffisances des systèmes de chauffage par énergie solaire préexistants, par le fait qu'il fonctionne en hiver, sous toutes les latitudes, qu'il s'incorpore de manière esthétioue à l'archi tecture du bâtiment, qu'il est souple, donne un bon rendement et permet des économies importantes de combustible. L'invention sera mieux comprise par la description du dispositif et des dessins qui l'accompagnent. La figure l représente une vue en coupe verticale des panneaux capteurs disposés le long du mur tourné au sud. La figure 2 représente schématiquernent le dispositif de montage et de fonctionnement de l'installation. Le dispositif de chauffage, selon l'invention, comporte: - un capteur mural original, à circulation d'eau réchauffant une cuve tampon de stockage située dans les caves de l'immeuble - un circuit de chauffage alimenté par l'énergie solaire, par le sol par convecteur ou tout autre système d'échange - un circuit alimentant les-radiateurs d'une installation classique de chauffage central couplée au circuit de chauffage solaire - un échangeur de chaleur situé dans la cuve de stockage alimentant le ballon à eau chaude pour les be.soins sanitaires. Une des caractéristiques essentielles de l'invention repose sur la structure des capteurs muraux occupant peu de place, et d'une efficacité améliorée par leurs réflecteurs intérieurs. Ces capteurs sont parcourus par une circulation de liquide généralement de l'eau, dont le circuit se boucle sur la cuve de stockage des calories. Une autre caractéristique très appréciable dans un climat tempéré tient à la souplesse du raccordement automatique à un système de chauffage central classique pour une température ambiante prédéterminée. Cette température est fixée au moyen d'une vanne thermostatioue. Une vanne 3 voies motorisée permet la commutation automatique du circuit en fonction de la température de la cuve. Une vanne 4 voies assure la régulation de la température de l'appartement. Enfin l'invention est encore caractérisée par un système de régulation du débit d'eau traversant les capteurs au moyen d'un circulateur commandé en fonction de la différence de la température du liquide circulant dans les panneaux et celle de la cuve de stockage. Comme on peut le voir sur la figure 1, les panneaux capteurs rectangulaires sont composés d'un double vitrage clair,l. Les deux vitres sont séparées par un vide partiel de 12 mm, et sont encastrées dans un châssis en cornière d'aluminium, d'acier inoxydable ou tout autre matériau convenable. Les panneaux orientés au sud sont inclinés par rapport à la verticale, en fonction de la latitude du lieu et de manière telle que l'absorption soit maximum. La surface des panneaux varie avec l'importance de l'immeuble à équiper. La surface optimum de panneau doit être d'environ lm2 pour 4m3 chauffés, avec un coefficient de déperditions calorifiques (g) de 2,1 Kcal/r3/h/ C et une température minimale extérieure de base de -100C.Les panneaux sont disposés en rangées horizontales et adossés sur tout ou partie d'un mur vertical, et l'espace compris entre une rangée et la rangée immédiatement inférieure est fermé par un réflecteur, 2, composé d'un panneau isolé de l'extérieur par de la laine de verre sur 6 an d'épaisseur et revêtu intérieurement d'une feuille d'aluminium. La fixation de toute cette structure est effectuée en cadres d'acier inoxydable ou d'aluminium, ou tout autre matérieu adéquat et montés à l'aide de parecloses. Les réflecteurs 2, sont orientés de manière telle que toute perte de lumière par réflexion secondaire est évitée. Comme on peut le voir, ils forment un angle de 900 avec le vitrage quelle que soit l'inclinaison des vitres et peuvent être constitués d'un miroir ou de toute surface métallique polie. Une paroi absorbante peinte en noir et garnie de matériau isolant, ll, située le long du mur, 3, emprisonne les calories dans une sorte de serre dans laquelle est disposé un échangeur à liquide, 4. Celui-ci comprend des tubes de cuivre verticaux brasés sur une tôle et reliés à deux collecteurs : l'un à l'extrémité supérieure, 5, l'autre à l'extrémité inférieure, 6. L'ensembre est parfaitement calorifuge. Une pompe 7, assure la circulation de l'eau ayant accumulé les calories dans l'échangeur, 4, jusqu'à la cuve de stockage 10. A titre d'exemple, on décrit ci-dessous l'adaptation de l'installation à une habitation type F4 (4 pièces en rez-de-chaussée surélevé sur un garage, buanderie, cellier) comportant un chauffage central au fuel, située dans le département du Rhône. Les panneaux solaires, 1, à réflecteurs intérieurs conformes à ceux décrits précédemment occupent sur le mur exposé au sud 2 une surface de 50 m et leur échangeur de chaleur à eau, 4, est 3 relié à une cuve de stockage, 10, de 4 m3 située dans le sous-sol et adjacente au mur revêtu de capteurs. Cette cuve, 10, est traversée par un serpentin, 8, raccordé au chauffe-eau électrique. Un dispositif de régulation du débit traversant les panneaux absorbants au moyen d'un circulateur mis en service en fonction de la différence de température du liquide circulant dans le panneau et la cuve de stockage permet d'établir une circulation intermittente ou variable de ce liquide. Il est représente schématiquement en pointillés sur la Fig. 2. Le circuit solaire proprement dit comporte une pompe, 7, qui fait passer l'eau de la cuve de stockage, 10, dans l'échangeur du capteur, 4, puis la ramène dans la partie haute de la cuve. L'eau chaude est envoyée dans les radiateurs, 26, par la pompe, 25, et la conduite, 12, elle est ramenée par la vanne d'isolement du circuit solaire, 22, et la vanne trois voies, 13, à la cuve de stockage. Le circuit mixte avec réchauffement dans la chaudière de l'eau préchauffée par le soleil comporte l'ouverture des vannes,22, et 23. L'eau chaude sortant de la cuve de stockage pompée par, 25, passe dans la conduite,12, la vanne,22, la vanne trois voies, 13, dans la chaudière, 20, la vanne quatre voies, 14, le circulateur,15, et les radiateurs, 16, puis revient par, 17, les vannes, 23 et 24, et le conduit, 18, à la cuve de stockage. Dès que la température de l'eau de la cuve tombe à270C, un thermostat, 19, commute la vanne 3voies, 13, de manière à interdire la circulation de l'eau vers la cuve de stockage et rétablit la circulation de l'eau par la chaudière, 20, la conduite, 21,et la vanne quatre voies, 14. Selon une autre variante du dispositif, on ferme les vannes 22 et 23, la pompe 25, est mise en service lorsque la température de l'eau de la cuve atteint 230C et la circulation s'établit à travers les radiateurs, 26. Ce circuit permet d'utiliser parallèlement le chauffage solaire et le chauffage classique et est utilisé de préférence au milieu de l'hiver. Comme on peut le constater, le dispositif, objet de l'invention, permet des solutions multiples selon l'ensoleillement et les rigueurs de la température extérieure 1 - circuit de chauffage utilisant l'énergie solaire seule 2 - circuit utilisant l'eau préchauffée par l'énergie solaire et réchauffée par la chaudière du système de chauffage classique 3 - utilisation simultanée d'un circuit de chauffage solaire et du circuit de chauffage classique. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de chauffage domestique partiel ou total par récupé ration d'énergie solaire comportant des capteurs muraux par courus par un liquide dont la boucle de circulation permet le stockage des calories dans une cuve, au moins un circuit de chauffage alimenté par l'énergie solaire muni de convecteurs appropriés, un circuit alimentant les radiateurs d'une instal lation de chauffage central couplée au circuit de chauffage solaire, un échangeur de chaleur situé dans la cuve de stockage alimentant le ballon à eau chaude, caractérisé par les capteurs muraux d'efficacité accrue par leurs réflecteurs et par le raccordement automatique au système de chauffage central classique pour une température ambiante prédéterminée. 2 - Dispositif de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les capteurs muraux sont disposés en rangées hori zontales sur le mur exposé au sud, selon l'inclinaison optimum par rapport à la verticale et à la latitude et qu'ils sont composés de panneaux de vitrage double clair, fixés dans une structure métallique, l'espace compris entre une rangée et la suivante étant fermé par une paroi polie servant de réflecteur, et une paroi sombre et isolée adossée au mur dans laquelle est disposé un échangeur à liquide, afin d'obtenir l'effet de serre. 3 - Dispositif de chauffage selon les revendications 1 et 2 carac térisé en ce que les réflecteurs des panneaux capteurs font un angle de 900 avec le vitrage. 4 - Dispositif de chauffage selon les revendications 1 et 2 carac térisé en ce que la surface optimum des panneaux est de 1 m2 pour 4 m3 chauffés avec un coefficient, g, d'isolation de 2,1K cal/m3/00C/heure. 5 - Dispositif de chauffage selon les revendications 1 et 2 carac térisé en ce que la circulation du liquide dans les échangeurs de chaleur est régulée par un thermostat détectant la différence de température du liquide dans la cuve de stockage et dans les capteurs. 6 - Dispositif de chauffage selon la revendication lecaracterise en ce que l'eau de la cuve de stockage actionnée par une pompe circule dans les radiateurs puis est retournée à la cuve de stockage. 7 - Dispositif de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'eau de la cuve de stockage à une température prédéterminée par l'intermédiaire d'une vanne thermostatique déclenche automatiquement une vanne 3 voies conduisant l'eau préchauffée à la chaudière où elle est réchauffée et renvoyée par l'intermédiaire d'une vanne 4 voies dans les radiateurs de chauffage central classique. 8 - Dispositif de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'eau de la cuve de stockage est envoyéedans les radiateurs du circuit solaire et retourne à la cuve alors que simultanément le chauffage central est mis en fonctionnement sans retour de l'eau à la cuve de stockage.