Brevet FR2309822A1 — publié le 19761126

La présente invention est relative à un mode d'établi sement de dispositifs destiné à la réception ou à l'émission énergie calorifique et s'applique plus particulièrement au cas des échanges thermiques à relativement basse température. Elle trouve une application particulière dans le cas de l'utilisation de l'énergie solaire pour le chauffage de piscines, ou de milieux analogues qui n'exigent que des températures dont l'écart avec l'ambiance est peu élevé; elle peut également être appliquée au cas d'un chauffage domestique au moyen d'éléments parcourus par un fluide chauffé par un moyen quelconque, ces éléments chauffés à basse température jouant alors le rôle non plus de récepteurs, mais d'émetteurs. Le dispositif objet de l'invention étant destiné à être parcouru par de l'eau à faible température, il est possible d'utiliser, pour sa construction des matières plastiques courantes telles que le chlorure de polyvinyle ou le polypropylène; mais l'emploi de ces matières soulève des difficultés pratiques d'application en raison notamment de la nécessité de les réaliser à un prix modéré, en ménageant des surfaces d'échange de dimensions relativement grandes, en tenant compte des phénomènes de dilatation, et sous des formes évitant des pertes de charge susceptibles de rendre difficile la circulation du liquide. Suivant la présente invention, le dispositif récepteur ou émetteur est constitué par la juxtaposition de tubes en matière plastique communiquant entre eux par des pièces de jonction également en matière plastique comportant un conduit faisant communiquer deux tubes voisins et dont la juxtaposition assure le maintien en position des tubes. Les pièces de jonction peuvent être constituées par des blocs d'extrémités en matière plastique moulée comportant une canalisation intérieure incurvée par exemple demi-circulaire dans les extrémités de laquelle s'adaptent les extrémités de deux tubes voisins de manière à former avec ceux-ci un serpentin continu. Les pièces de jonction peuvent être constituées par des blocs dont la forme extérieure est telle qu'ils s'adaptent les uns sur les autres et une fois assemblés entre eux forment par leur juxtaposition un ensemble rigide. Le dispositif peut comporter une paroi-support en matière plastique armée, sur laquelle repose l'ensemble des tubes, des garnitures de remplissage et soutien pouvant être interposées entre les tubes et le tout étant recouvert par un revêtement continu par exemple en une matière plastique. Le dispositif suivant l'invention peut etre appliqué soit comme capteur d'énergie solaire, soit comme émetteur d'énergie calorifique. Dans le premier cas, il pourra notamment servir au chauffage de piscines. Ces récepteurs peuvent soit débiter directement dans la piscine, soit être combinés avec un échangeur servant à élever la température de l'eau circulant dans le circuit du récepteur. Dans le second cas, le dispositif suivant l'invention pourra être utilisé comme radiateur de chaleur, étant alors interposé dans un circuit de chauffage comportant un générateur d'eau chaude à basse température de tout type approprié. A titre d'exemples et pour faciliter l'intelligence de la présente description, on a représenté aux dessins annexés Figure 1, une vue en coupe horizontale suivant la ligne I-I de la figure 2 d'une forme de réalisation du dispositif suivant l'invention. Figure 2, une vue partielle en coupe verticale, à échelle agrandie, suivant la ligne II-II de la figure 1; Figures 3 et 4, des vues partielles à échelle agrandie de deux variantes de montage des tubes dans les pièces de jonction. Figure 5, une vue en coupe verticale d'un dispositif terminé suivant le plan vertical III-III de la figure 1; Figure 6, une vue schématique d'une application du dispositif au chauffage d'une piscine. - Figures 7 à 10, des vues schématiques de diverses variantes de blocs de jonction. Et Figures 11 et 12 des vues en coupe verticale d'une variante suivant la ligne II-II de la figure 1. En se reportant aux figures 1 et 2 des dessins, on voit que dans cet exemple, le dispositif objet de l'invention est constitué par une pluralité de tubes 1 juxtaposés, qui sont en matière plastique et qui sont raccordés entre eux par des pièces de jonction 2, placées à leurs extrémités, de manière à ce que l'ensemble constitue un serpentin.Contrairement à ce qui peut être fait avec des tubes métalliques, les matières plastiques usuelles ne se prêtent pas aux opérations de courbure ou de cintrage à faible rayon, car il se produit alors des pincements modificateurs de la section de passage utile et, par suite, des pertes de charge nuisibles à la bonne circulation du fluide. Comme on le voit à la Figure 1, il est paré à cette difficulté en réalisant les jonctions sous forme de blocs en matière plastique moulée 2 dans lesquels est prévu un conduit 3 de forme sensiblement demi-circulaire ayant le même diamètre que celui intérieur des tubes. S'agissant de dispositifs destinés à être parcourus par de l'eau et à subir constamment des variations de température, les joints entre les tubes 1 et les blocs 2 doivent être l'objet de soins particuliers. Pour des tubes de faible longueur, par exemple inférieure à 1 mètre, les effets de dilatation ne sont pas considérables, et on peut se contenter de procéder par collage; la matière dont sont constitués les tubes doit etre choisie en conséquence et sera, de préférence, de meme nature que celle des tubes. Le conduit dont le diamètre est sensiblement égal ou est supérieur au diamètre intérieur des tubes 3 se termine à ses deux extrémités par une partie 4 dont le diamètre correspond au diamètre extérieur du tube 3; dans ces conditions, il n'y a pas de perte de charge dans les zones de jonction. Lorsque les tubes sont de plus grande longueur, il est nécessaire de prévoir un déplacement relatif de leur extrémité dans la partie du conduit où elle pénètre. Comme on le voit à la figure 4, on prévoit alors dans la partie en retrait 5 de l'extrémité intérieure du conduit une rainure 6, dans laquelle on dispose un joint torique 7 qui enserre le tube 1. De cette manière, les déplacements relatifs des tubes dans les blocs peuvent s'opérer sans qu'il y ait danger de déformation ou de rupture des tubes, et la pression du liquide en fonctionnement normal étant minime, l'étanchéité est suffisante. Ainsi qu'on le voit aux dessins, il est avantageux de donner aux blocs la forme sensiblement cubique, ou parallélépipèdique dont les faces en regard sont complémentaires, notamment planes ou bombées, ces faces latérales 8 étant prévues pour s'adapter les unes sur les autres de manière à former par leur assemblage avec les tubes des ensembles rigides qui peuvent constituer ainsi tout ou partie de l'encadrement du serpentin. On remarquera que cette disposition se prête fort bien à la réalisation de diverses formes de ce dispositif émetteur ou récepteur. Par ailleurs, et notamment lorsque l'on veut réaliser un serpentin de forme générale rectangulaire, on peut fixer les blocs juxtaposés dans une position définitive en les encastrant dans un profilé d'assemolaçe commun ;d qui les maintient dans l'alignement voulu (figure 5). Des bis do genre de ceux décrits ci-dessus peuvent également tre prévus p:'ur assu-er dans de bonnes conditions d'étant chéité les entrées et sorties dans le dispositif, ou le groupement de plusieurs dispositifs en s rie ou en parallèle, afin de réaliser une plus grande surface de réception ou d'émission de calories. Ces blocs peuvent alors comporter des perforations ou conduits intérieurs à deux ou plusieurs voies, ainsi qu'il est représenté aux figures 7 à 10.- Il peut y avoir intérêt, dans certains cas, à ce que le dispositif récepteur ou émetteur d'énergie calorifique soit susceptible de supporter certaines charges et se présente sous la forme d'un ensemble fermé et compact. A cet effet, il peut être réalisé ainsi qu'il est représenté aux figures 1 et 5. Dans cette forme de réalisation, le dispositif comporte un socle ou fond en matière plastique armée 10 sur lequel repose le serpentin formé des tubes 1 assemblés grâce aux blocs 2 complètés si besoin est par d'autres parties formant un cadre complet .Entre les tubes 1 sont placées des garnitures 1 1 établissant entre eux une certaine continuité et dont la face supérieure 12, sensiblement plane se trouve à peu près au niveau de l'arête supérieure des tubes I Au-dessus des garnitures 11 et des tubes 1 est disposée une paroi continue 12 en matière plastique 13. Cette disposition permet de faire supporter au dispositif récepteur ou emetteur compact ainsi constitué, des charges locales, par exemple de supporter le poids de personnes, comme il sera indiqué ci-après à l'occasion de la description de certaines applications de ce dispositif. On pourra notamment procéder comme suit pour fabriquer un tel dispositif.Sur un marbre de dimensions correspondant au dispositif à réaliser, on dispose un cadre provisoire ayant intérieurement les d menclons qui doIvent être occupées par les tubes dans le dispositif objet de l'invention. Dans ce cadre, on forme le socle en matIère plastique arme, par exemple en polyester arm i cn de laine hé verte. Après enlèvement du cadre provisoire on pose 'ensernb1 e constitué par les tubes et leurs blocs de jonction assemblés. S'il y a lieu, on place également entre les tubes les intercalaires 11.Et l'on dépose sur l'ensemble1 par exemple par projection, la couche extérieure protectrice 13. Dans le cas où le dispositif utilisé en récepteur d'énergie solaire, n'aura pas à supporter de charge, et ou il sera utile d'augmenter sa capacité d'absorption, on pourra, ainsi qu'il est représenté aux figures 11 et 12, disposer entre les tubes voisins des surfaces réfléchissantes destinées à renvoyer sur les tubes les rayons lumineux intercalaires. Ces surfaces réfléchissantes peuvent notamment, ainsi qu'il est représenté, être constituées par des cornières métalliques telles qu'un profilé en aluminium anodisé 21 ayant une surface extérieure réfléchissante, dont les ailes servent en même-temps d'appui pour les tubes 22.Cette disposition permet, comme on le voit à la figure 12, d'augmenter l'espacement entre les tubes en augmentant la dimension des surfaces réfléchissantes, sans perdre le bénéfice du rayonnement intéressant les parties situées entre les tubes. Diverses applications peuvent être prévues pour le dispositif décrit ci-dessus. Dans certaines, il joue le rôle de récepteur et dans certaines autres celui d'émetteur d'énergie calorifique. Une première application concerne le chauffage de piscines. Le dispositif ci-dessus décrit joue alors le rôle de capteur de l'énergie solaire. Au lieu d'être orientable, comme dans le cas des capteurs usuels de radiations solaires, il est fixe et disposé horizontalement. il peut faire partie notamment par l'association d'un ou plusieurs éléments avec des parties complémentaires du cadre ou plage de la piscine. il y a lieu de remarquer que la constitution du dispositif récepteur au moyen de tubes, de blocs de jonction et de garnitures intercalaires permet en choisissant convenablement le dessin des blocs, de réaliser toutes les formes de plages pour ces piscines, aussi bien celles de formes arrondies que celles de forme rectangulaire. Par ailleurs, il y a lieu d'observer que du fait de l'éta- blissement du dispositif récepteur ci-dessus décrit avec référence aux figures 1 et 5, les cadres ou plages de piscine ainsi constitués et qui servent à la marche des usagers au bord de la piscine peuvent être dessinés et présenter des aspects colorés permettant de leur donner un aspect esthétique. La température de l'eau de la piscine étant peu élevée le capteur constitué par le dispositif ci-dessus décrit n'a pas besoin d'être nécessairement complèté par un échangeur de chaleur du genre de ceux habituellement utilisés dans les installations destinées à produire de l'eau chaude par utilisation de l'énergie solaire.On prévoit simplement sur le circuit de filtration d'eau de la piscine une dérivation dans laquelle sont intercalées les parties du cadre ou plage constituées par des nombres due dispositifs récepteurs d'énergie solaire établis comme décrit ci-dessus. Ainsi à la figure 6, on voit que le cadre 19 d'une piscine 20 qui comporte nécessairement un circuit classique de filtrage 17a-17b associant la moto-pompe 15 et un filtre 16, peut être branché en dérivation (grâce à un jeu de robinets usuels non représenté) sur la moto-pompe 15 par les canalisations 18a-18b. Dans ce cas, le dispositif objet de l'invention agit comme récepteur d'énergie solaire et les tubes 1 dont il est constitué sont une matière plastique telle que le chlorure de polyvinyle ou le polypropylène de couleur noire ou très foncée, tels que ceux colorés au noir de fumée ou par des colorants donnant une teinte voisine du noir, ou tout au moins d'une couleur foncée du spectre.Les plastiques de la catégorie des chlorures de polyvinyle ou des polypropylènes non plastifiés conviennent pour cette application car ils résistent bien à la pression (ce qui leur permet de supporter éventuellement les surpressions accidentelles qui pourraient survenir par suite d'une obstruction dans un conduit), ils sont stables aux rayons ultra-violets, ils résistent à la corrosion qui est toujours à craindre du fait des produits acides ou basiques ajoutés à l'eau, ils ne sont pas sujets à l'accumulation de concrétions calcaires. Pour ces diverses raisons, les matières plastiques de cette catégorie, qui sont contre- de indiquées lorsqu'il s'agit de circuits dans lesquels circule/l'eau à une température voisine de 1000C, peuvent être utilisées sans aucune précaution particulière dans le cas d'une piscine, par circulation directe, c'est-à-dire sans échangeur intermédiaire entre le capteur et la piscine, car la température, dans ces conditions, ne risque pas de dépasser 600C dans aucune partie du circuit. Une autre application du dispositif objet de l'invention consiste à l'utiliser pour le chauffage de locaux par radiations infrarouges à basse température - par exemple à une température de l'ordre de 600C limitée éventuellement par un thermostat-, le dispositif jouant alors le rôle non plus de capteur, mais d'émetteur de calories.On sait que dans les installations de chauffage à basse température, les émetteurs de calories sont de grande surface. C'est le cas notamment de planchers ou de murs chauffants, la source d'énergie calorifique pouvant être quelconque. Dans le cas d'un sol chauffant, le dispositif établi suivant les figures 1 et 5 peut être incorporé dans le plancher, les garnitures 11 et 12 étant, de préférence, en une matière conductrice de la chaleur sur laquelle peut être apposé un revêtement de sol. Dans le cas d'une paroi verticale chauffante, le dispositif pourra également y être incorporé. il pourra aussi être dressé contre la paroi, extérieurement à celle-ci. Dans ces dernières applications, les parois et garnitures 10, 11, 12 des figures 1 et 5 peuvent être supprimées, l'air circulant librement autour des tubes 1, formant un ensemble rigide avec les blocs d'extrémités 2 assemblés entre eux par tout moyen approprié. - REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour la réception ou l'émission d'énergie calorifique à basse zempérattjre, caractérisé par le fait qu'il est constitué par la juxtaposition de tubes en matière plastique communiquant entre eux oar des pièces de jonction en matière plastique comportant un conduit intérieur reliant au moins deux de ces tubes, ces pièces de jonction étant assemblées entre elles pour former avec les tubes un ensemble rigide. 2.- Bloc de jonction pour connexion de conduits en matière plastique suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins deux orifices pour la fixation des tubes. 3.- Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé par le fait que les pièces de jonction sont des blocs en matière piastique moulée comportant un conduit intérieur incurvé aboutissant à deux orifices pour la fixation de deux tubes voisins, de manière à former un serpentin. 4.- Blocus de jonction suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisés par le fait qu'ils comportent des faces latérales adaptables sur les faces correspondantes des blocs voisins, ces blocs pouvant ainsi être rendus solidaires par une armature commune. 5.- Dispositif suivant les revendications 1 et 4 caractérisé par le fait que les pièces de jonction sont de forme parallélépipèdique et sont réunies par une armature commune. 6.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé par le fait que la matière plastique est un chlorure de polyvinyle ou un polypropylène. 7.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé par le fait qu'il comporte une paroisupport en matière plastique armée sur laquelle reposent les tubes constituant le serpentin, des garnitures de remplissage et de soutien étant interposées entre les tubes, et le tout étant recouvert par un revêtement continu. 8.- Procédé de fabrication du dispositif suivant la revendication 7 caractérisé par le fait que sur un marbre, on forme une couche support en matière plastique armée de matière fibreuse, que sur cette couche support on pose l'ensemble constitué par les tubes, que l'on dispose entre les tubes des garnitures de remplissage et de maintien, et que l'on recouvre le tout d'un film de matière plastique. 9.- Dispositif suivant les revendications 1 à 8 prises dans leur ensemble caractérisé par le fait que la couche-support est en polyester armé par de la laine de verre et le revêtement extérieur en polyester. 10.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendica tions 1 à 9 caractérisé par le fait que les tubes sont en une matiere plastique noire formant par leur ensemble un récepteur d'énergie solaire. - 11.- Dispositif suivant la revendication 7 caractérisé par le fait que le revêtement extérieur est en une matière plastique transparente. 12.- Dispositif récepteur de radiations solaires suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que dans l'espace intercalaire entre deux tubes voisins sont disposées des surfaces obliques réfléchissantes renvoyant les rayons incidents sur les tubes. 13.- Dispositif récepteur de radiations solaires suivant la revendication 12 caractérisé par le fait que les surfaces réfléchissantes intercalaires sont constituées par les ailes d'un profilé en forme de cornière qui servent en même temps au soutien des tubes. 14.- Application au chauffage des piscines du dispositif établi suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée par le fait que ce dispositif est disposé horizontalement et fait partie de la margelle ou plage entourant la piscine. 15.- Application au chauffage des piscines du dispositif établi suivant la revendication 14 caractérisée par le fait que le dispositif débite directement dans la piscine. 16.- Application au chauffage des piscines suivant la revendication 14 caractérisée par le fait que le dispositif est monté en parallèle au circuit de filtration usuel de l'eau de la piscine. 17.- Application au chauffage à basse température des locaux du dispositif établi suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisée par le fait que ce dispositif est alimenté en eau par une source annexe d'énergie calorifique. 18.- Application au chauffage des locaux du dispositif établi suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que ce dispositif est incorporé dans le sol ou l'une des parois du local. 19.- Application au chauffage des locaux du dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé par le fait que l'ensemble constitué par les tubes assemblés avec leurs blocs de jonction est à l'air libre.