Brevet FR2355254A1 — publié le 19780113

La présente invention a pour ob5et- un chauffe-eau solaire formant un ensemble unitaire qui peut être associé à toutes installations mobiles ou fixes; il trouve en particulier une application avantageuse dans le cas des moyens de transport tels que des caravanes, pour lesquels il est désirable que l'appareil soit léger, d'un encombrement limité et d'un fonctionnement à la fois simple et sûr.Elle est caractérisée par tout ou partie des dispositions suivantes - Le chauffe-eau est constitué par un capteur solafte, d!inclinaison règlable, composé d'un panneau formé de conduits parallèles, débouchant--à leur partie supérieure dans un réservoir cylindrique horizontal constituant le ballon d'eau chaude, ce ballon comportant à sa partie inférieure une arrivée d'eau fraîche ourson remplissage et dans sa partie supérieure une sortie d'eau chaude reliée au point d'utilisation. - Le panneau chauffant est constitué, de préférence, comme indiqué dans la demande de brevet co-pendante déposée au nom -du même inventeur le 26 MARS 1976 - sous le N 76-08821. - A leur partie inférieure les conduits parallèles du panneau chauffant débouchent dans un collecteur horizontal qui reçoit par ailleurs les conduits d'eau froide venant de la partie- inférieure du ballon. - Les conduits parallèles du panneau chauffant débouchent à l'inté- rieur du ballon en des points situés 'à un niveau-plus élevé que le niveau de départ des conduits de retour.- - L'inclinaison du panneau est obtenue et réglée au moyen d'unappui dont la partie supérieure est monte .osEillantejsu?r la partie supérieure du panneau chauffant et dont l'extrémité inférieure est reliée à la partie inférieure de ce panneau par une attache de longueur suivant le degré d'ensoleillement. Notamment cette attache peut comporter des graduations permettant de tenir compte de la période de l'année et de la latitude du lieu. - L'appareil comporte-un un dispositif d'introduction d'eau fraîche débouchant dans le ballon à la partie inférieure de - celui-ci, au-dessous du niveau d'entrée de l'eau réchauffée par le panneau solaire.- - D'un point situé dans la rartie supérieure du ballon part un conduit de sortie de l'eau chaude qui descend-vers ie'poin't' dutilisation. - Diverses autres caractéristiques complémentaires de l'invention seront mentionnées ci-après à l'occasion de la description d'une forme de réalisation particulièrement applicable au cas des caravanes et qui fait l'objet des dessins annexés dans lesquels - La figure 1 est une vue schématique en perspect-ive de ce dispositif; - La figure 2 est une vue en coupe schématique du ballon-collecteur supérieur suivant la ligne II-II de la figure 3. - La figure 3 est une vue latérale nK)ntt':ant comment se règle lin- clinaison. En se reportant aux dessins, on voit que, dans cet exemple, le chauffe-eau solaire est constitué par un capteur solaire 1, dont le panneau chauffant est formé de-conduits parallèles contigus occupant, de préférence la totalité de sa surface, comme il est indiqué dans la demande co-pendantc nO 76-08821 déposée le 26 M4RS 1976 par le même inventeur et représenté à la figure 1 de cette demande de brevet; ce capteur 1 est incliné et son panneau chauffant débouche à sa partie supérieure à l'intérieur d'un ballon ou reser- voir 2 qui sert simultanément de collecteur supérieur et de réservoir d'eau chaude. Le ballon 2 joue simultanément le rôle de collecteur supérieur et de réserve d'eau chaude. Pour cette raison, il est de diamètre beaucoup plus élevé que le collecteur inférieur. Des résultats satisfaisants ont été obtenus en donnant à ce réservoir supérieur un diamètre de 2 nrm. > alors que le collecteur inférieur avait un diamètre de 25 nin. De la partie inférieure du ballon 2 partent d'autre part un ou des conduits de retour 4 aboutissant au collecteur inférieur (non représenté) du panneau solaire. Le panneau chauffant 18 débouche en 5 dans le ballon à une certaine profondeur. Ce débouché 5 est à un niveau supérieur à celui du départ 6 des conduits de retour 4, ce qui assure l'établissement d'une circulation par thermosiphon sans qu'il y ait å craindre, en particulier lors du remplissage initial en eau de l'appareil, que des bulles soient entraînées dans les conduits du panneau chauffant 18 ce qui serait un obstacle à l'établissement de la circulation.Cette disposition peut être complètée par l'utilisation de déflecteurs placés entre les orifices 5 et 6; elle pourrait même entre remplacée par toute autre disposition ayant une fonction équivalente. Les pièces 18 et 4 constituant le capteur, ainsi que le ballon 2, sont avantageusement en une même matière plastique résistant à des températures d'au moins 1500 C telles que le polypropylène. Naturellement, ils comportent les calorifugeages nécessaires tels que 21 pour éviter les pertes de calories par les parties autres que la face du panneau 18 exposé aux rayons solaires. Le ballon 2 comporte un dispositif d'entrée d'eau et un dispositif de sortie vers le point d'utilisation. Le dispositif d'entrée d'eau est, dans cet exemple, constitué par un simple entonnoir à l'air libre 7 aboutissant grâce à un conduit 8 à un orifice d'entrée 9 situé à la partie inférieure du ballon 2, en tout cas au-dessous de l'entrée 5 de l'eau réchaf'ée. Dans ces conditions, une surpression anormale dans le ballon n'est pas à craindre, et la recharge en eau peut être faite en toutes circonstances. Cette disposition n'exclut pas l'utilisation d'une pompe à eau, qui existe dans de nombreuses caravanes; ce qui peut être nécessaire pour alimenter le ballon en eau fralche lorsquton en extrait de l'eau chaude. Le dispositif de sortie d'eau chaude est constitué par un conduit 10 partant d'un point il situé à la partie supérieure, au niveau normal de l'eau n-n dans le ballon. Le conduit 10, dont une partie peut être souple, se termine au point d'utilisation, par exemple un ajutage au-dessus de ce point. Pour soutirer de l'eau chaude il suffit de verser - par exemple en utilisant la pompe à eau de la caravane - de liteau fraîche dans l'entonnoir 7; cette eau entrant dans le ballon par l'orifice 9 fait monter le niveau et une quantité égale d'eau chaude se trouvant dans la partie supérieure du réservoir s'écoule naturellement par le conduit 10 vers le point d'utilisation. L'inclinaison de l'ensemble constitué par le capteur solaire 18 le ballon-collecteur 2 et le collecteur inférieur est obtenu au moyen d'une béquille formé par un appui 13 ayant dans cet exemple la forme d'un cadre articulé à sa partie supérieure suivant un axe x-x et reposant par son point bas 14, sur le toit de la caravane - ou sur tout autre socle approprié . Le capteur solaire repose d'autre part sur le socle par son arête inférieure 15, laquelle est reliée au point bas 14 par un ou plusieurs liens de longueur règlable par exemple des sangles ou des crémaillères.Dans cet exemple, on a prévu pour réaliser le règlage de cette longueur une crémaillère 20 comportant des encoches 22 correspondant aux divers-mois, ou périodes, ce qui permet de règler de manière extrêmement simple et sans calcul l'inclinaison la plus favorable pour la période de l'année concernée. Le règlage suivant la latitude se fait par coulissement de la crémaillère 20 dans un profilé 23 comportant une-graduation, une broche ou goupille 25 permettant l'enfoncement de la crémaillère 20 de la quantité voulue. Naturellement, si le dispositif est destiné à être supporté par une caravane, il est muni de moyens appropriés de fixation sur le toit. On remarquera que cette disposition permet,en relâchant les sangles ou crémaillères au maximum, de rabattre complètement le panneau solaire, en position horizontale sur le toit de la caravane, ce qui est utile pour les déplacements . - Le dispositif ainsi constitué et convenablement orienté fonctionne de la manière suivante Le ballon est d'abord rempli d'eau, versée dans l'entonnoir 7 jusqu'à ce que le niveau n-n soit atteint. - Au cours de ce remplissage, l'arrivée 9 étant à un niveau inférieur à l'orifice 5, l'eau remplit d'abord les conduits 4, l'air s 'évacuant par les orifices 5 sans qutil y ait des bulles occluses; le panneau chauffant étant rempli, le niveau monte dans le ballon jusqu'à ce qu'il soit plein, ce que l'on constate parce que l'eau commence à couler par le conduit 10.- Du fait que les orifices 5 sont à un niveau supérieur aux orifices 6 et sont à une certaine distance à l'intérieur de la paroi du ballon, la circulation par thermo-siphon s'établit très naturellement. L'eau chauffée dans le panneau 18 entre dans la direction fl et se rassemble à la partie supérieure; du fait de la lenteur de la circulation, il n'y a pas brassage de l'eau et les couches inférieures restent relativement plus froides, de sorte que l'eau non encore réchauffée pénètre en descendant suivant la flèche f2. L'appareil peut avantageusement être complèté par la combinaison avec le capteur solaire d'un moyen de chauffage auxiliaire destiné à fournir des calories d'appoint en cas d'insuffisance de l'irradiation solaire; ce moyen de chauffage pouvant être une résistance électrique ou un conduit chauffé par un petit brûleur à gaz. Dans l'exemple représenté à la figure 2, ce moyen auxiliaire est constitué par un tube 12 traversant dans toute sa longueur le réservoir 2, en dessous des entrées 5 d'eau du panneau chauffant; à l'entrée de ce tube est disposé un brûleur 16 alimenté par la bouteille de gaz de la caravane et ce tube débouche librement à l'air libre en 17. - REVENDICATIONS 1.- Chauffe-eau solaire, caractérisépar-le fait qu'il comporte en combinaison un capteur solaire, d'inclinaison réglable composé d'un panneau formé de conduits parallèles, débouchant à leur partie supérieure dans un réservoir cylindrique horizontal constituant le ballon d'eau chaude, ce ballon comportant à sa partie inférieure une arrivée d'eau fraîche pour son remplissage et dans sa partie supérieure une sortie d'eau chaude reliée au point d'utilisation.- 2.- Ghauffe-eau solaire suivant la. revendication 1, caractérisé par le fait que- le panneau chauffant est constitué de conduits parallèles contigus occupant la totalité de sa surface. 3.- Chauffe-eau solaire suivant l'une quelconque des revendications I et 2, caractérisé par lofait qu'à leur partie inférieure les conduits parallèles du panneau chauffant débouchent dans un collecteur horizontal qui reçoit par ailleurs les conduits d'eau froide venant de la partie inférieure du-ballon. 4.- Chauffe-eau solaire suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les conduits parallèles du panneau chauffant débouchent à l'intérieur du ballon en des points situés à un niveau plus élevé que le niveau de départ des conduits de retour. 5.- Chauffe-eau solaire suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'inclinaìson du panneau est obtenue et réglée au moyen d'un appui dont la partie supérieure est montée oscillante sur la partie supérieure du panneau chauffant et dont I'extrémité inférieure est reliée àla partie inférieure de ce panneau par une attache de longueur réglable suivant le degré d'ensoleillement. 6.- Chauffe-eau solaire suivant la revendication 5, caractérisé par le fait que l'attache de longueur réglable comporte des graduations correspondant aux mois et à la latitude. 7.- Ghauffe-eau solaire suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'appareil comporte un dispositif d'introduction d'eau fraîche débouchant dans le ballon à la partie inférieure de celui-ci, au-dessous du niveau d'entrée de l'eau réchauffée par le panneau solaire. 8.- Chauffe-eau solaire suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les conduits parallèles du panneau chauffant débouchent dans le ballon reservoir à une certaine distance à l'interieur de celui-ci et au- dessus de l'orifice de départ de l'eau relativement froide vers le collecteur inférieur. 9.- Chauffe-eau solaire suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le conduit de prise d'eau chaude dans le réservoir part d'un point situé dans la partie supérieure de celui-ci, au niveau normal de l'eau. 10.- Chauffe-eau suivant ltune quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que pour obtenir de l'eau chaude, on verse de leeau froide dans l'entonnoir de remplissage, la simple élévation du niveau dans le ballon-réservoir produisant l'écoulement par le conduit aboutissant au point d'utilisation. 11.- Chauffe-eau suivant leune quelconque des revendications 1 à lo, caractérisé par le fait qu'avec le ballon-réservoir est combiné un moyen auxiliaire d'apport de calories pour suppléer à une déficience du rayonnement solaire. 12.- Chauffe-eau suivant la revendication 11, caractérisé par le fait que le moyen auxiliaire d'apport de calories est constitué par un tube traversant le ballon-réservoir dans sa longueur en-dessous des entrées d'eau chaude du capteur solaire, ledit tube comportant à 1 1une de ses extrdmits un bru leur à gaz et débouchant librement à l'air libre à l'autre extrémité.