Brevet FR2291461A1 — publié le 19760611

La présente invention concerne les systèmes de chauffage de l'eau au moyen de l'énergie solaire. Dans les dispositifs connus de ce genre on trouve le plus souvent, d'une part des installations de toiture, d'autre part des systèmes i échangeur, les uns et les autres plus ou moins perfectionnes pour capter à chaque instant ou chaque jour le maximum d'énergie que le soleil peut fournir. L'inconvénient des installations de toiture est d'avoir une assise horizontale alors qu'on a plus besoin du soleil quand il est bas sur 1' horizon (le matin, le soir et en hiver) que quand il est haut. Il faut donc employer des procédés divers d'orientation des surfaces de capta- ge. Les systèmes t échangeur ont les inconvénients d'être assez eoapli- qués et de moindre rendement en exigeant une surface de captage, des surfaces d'échange un fluide intermédiaire, un dispositif de pompage et un reversoir à accumulation. Le dispositif préconisé évite ces inconvénients. Il est extrêmenent simple car il utilise directement le rayonneuent reçu. I1 reçoit d'autant mieux la chaleur solaire que le soleil est plus bas sans pour autant se priver de cotte chaleur on été. Destiné surtout à fournir un apport complémentaire de calories on toute saison, mais surtout en hiver, c'est essentiellement un économiseur d'énergie. Le dispositif objet de l'invention doit normalement titre encastré dans un mur de façade orientée au Sud (ou au Nord dans l'hémisphere Sud). Mais on peut imaginer le mettre sur un balcon ou une terrasse aprêsnl'avoir préalableaent introduit dans un abri à fenêtre qu'on orienterait convenablement. I1 comprend une caisse & eau enveloppée d'un entourage isolant transparent du coté Sud. La caisse & eau, 1, a la forte d'un parallélépipède en t8ie dont deux des faces parallèles de grande superficie sont séparées l'une de l'autre par une faible épaisseur. Ces deux faces sont verticales et parallèles à celles du mur d'encastrement, 2. L'une d'elle, préalablement peinte en noir est exposée au soleil, l'autre est en arrière c'est à dire coté intérieur. Entre les deux faces, dans l'épaisseur du parallélépipède l'eau se chauffe et circule. Plus cet intervalle entre les plaques est fiible, plus l'eau se chauffe vite et a une température élevée, mais l'ac- cumulation est moins grande. Il faut donc choisir un compromis conforme à ses besoins. Par exemple, pour une contenance de 200 litres, les dimen- sions peuvent titre de 2m de surface chauffante et 10 centimètres d'é- paisseur. On pourrait diminuer l'épaisseur et augaenter la surface en proportion mais on peut rapidement se trouver limité par les dimensions de la fenêtre utilisée et du vitrage de protection. La surface utile étant verticale et ne pouvant guère affleurer la surface externe du mur (ce qui obligerait à mettre le vitrage an porte * faux à l'extérieur) les arêtes de la entre auront dos zabres por tuées sur la caisse chauffante. On pallie, pour l'essentiel, cet incondénient an tapissant les parois restées libres entre la caisse et le vitrage par des feuilles d'aluminium, 5, ou autre matière réfléchissan- te. De la sorte quelles que soient les orientations du soleil (pendant son séjour dans la partie Sud du ciel) la face exposée sera constament éclairée. L'eau ne circule à l'intérieur que quand il y a consommation. Elle pénètre dans la caisse par le bas et ressort par le haut. A l'intérieur elle doit pouvoir se déplacer par convectien pour acquérir une tespra- ture uniforme. Aussi ntest-il pas indiqué de prévoir des chicanes, le système n'en sera que plus simple. L'entourage isolant, 3, sera constitué sur l'avant par un chassie vitre muni d'une armature en bois ou autre matériau non conducteur et d'on double ou triple verre isolant mais aussi le plus perméable possi- ble aux rayons infrarouge qui ayant frappé la surface noire directement ou par réflexion seront absorbés et ne ressortiront plus. Des résultats déjà satisfaisants peuvent être obtenus avec un verre & vitre ordinaire du côté extérieur du chassie et une mince feuille de plastique du cet intérieur. Le reste de l'enveloppe sera formée par des plaques d'isolant col les entre elles, ou par un isolant injecté liquide dans un coffrage temporaire servant de moule, ou par un coffrage fixe enserrant des matières isolants divisées (liège, laine de verre etc .) L'essentiel est que cette enveloppe soit constituée par un bon isolant et entoure la caisse en arrière du mur et dans son épaisseur jusqu'à toucher l'ar sature du chassie. De toutes façons les interstices de l'entourage seront partout mastiqués ou lutés. Le dispositif objet de l'invention peut entre exployé dais tous les cas où il est nécessaire ou au moins utile de chauffer de l'eau froide avant usage. gon fonctionnement est gratuit et il ne nécessite aucun entretien. I1 est particulièrement intéressant de le jumeler avec un cumulus électrique à fonctionnement nocturne qu'on mettra en série derrière lui. En effet, les deux apports de chaleur se complètent et le thermos- tat du chauffe-eau électrique donnera à la sortie une eau à température constante. Quand cette température est réglée au plus bas possible, de sorte que l'eau chaude soit directement utilisable sans apport eau froide ou avec un apport d'appoint négligeable, le rendement est le meilleur puisque toute la chaleur produite se retrouve dans l'eau consolée, et ce, d'autant que les déperditions faibles mais inévitables ont moins le temps de se faire sentir quand le débit à travers l'appareillage est maximum. A la limite, il arrive que le thermostat n'ait pas à fonctionner, le réchauffement solaire étant suffisant. Ce jour-li l'économie d'énergie est de 100 * En sens inverse par temps couvert et pluvieux, la protection thernique de l'appareil le met en mesure de glaner encore quelques degrés des rayons qui traversent encore le vitrage. Dans tous les cas, il y a une économie dténergie qui, en moyenne est très substantielle. Par ailleurs, le dispositif se prête avec souplesse aux conditions locales car rien n'empêche d'installer deux ou trois caisses plus petites an série au lieu d' une trop grand. Enfin une extension des applications du dispositif peut Entre envi- gagée par l'établissement d'une batterie de plusieurs appareils pour augmenter l'accumulation d'énergie jusqu'au seuil désiré peur divers emplois y compris le chauffage d'appartements. - R E V E N D IC A T I O N S lt- Dispositif de chauffage d'eau par rayonnement solaire et d'accumulation d'eau chaude sans pièce mobile ni commande quelconque, ni échangeur de chaleur, capteur et réservoir ne formant qu'unie seule et simple caisse entièrement enrobée dans une enceinte isolante, la circulation d'eau étant provoquée par la consommation, caractérisé par le fait que la cuve est assez mince pour la bonne pénétration du rayonnement mais non laminaire pour qu'il y ait une bonne convection, l'uniformisation des températures étant ainsi assurée entre deux demandes d'eau chaude. 20- Dispositif selon la revendication X, caractérisé par le fait que l'appareil place le plus possible face au sud est vertical, ou à très peu près vertical et n'a pas à être incliné ni orienté autrement. 30- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par un encoubrement réduits son épaisseur totale ne dépassant pas celle d'un mur, de sorte qu'il puisse s'encastrer entièrement dans l'embrasure d'une fenêtre existante ou à créer, sous l'appui de la croisée ou, s'il n'y a pas de croisée, sous un niveau analogue,sans qu'il y ait empèchement à l'installer, si nécessaire, sur une terrasse ou un balcon. 40 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'effet des ombres portées-sur la surface utile est compensé par la réflexion des rayons sur les parois de l'ouverture.