Brevet FR2320509A1 — publié le 19770304

L'invention concerne un dispositif de chauffage avec un dispositif accumulateur de chaleur, pouvant être chauffé par l1éner- gie solaire et constitué par un conteneur protégé contre les pertes de chaleur vers lrextérieur par convexion et dans lequel est placé un corps traversé par un fluide pouvant etre chauffé. Un tel dispositif de chauffage est connu d'après la Demande de Brevet allemand publiée 24 02 999. Dans ce dispositif de chauffage connu on prévoit, pour chauffer un échangeur thermique, un circuit qui peut être réalisé sous forme de pompe å chaleur. Cette pompe å chaleur est constituée par un compresseur, un évaporateur et un condenseur ; dans ce cas, l'évaporateur est disposé à l'intérieur du dispositif accumulateur de chaleur, qui est protégé contre les pertes de chaleur vers l'extérieur par convexion. La surface de ltévaporateur doit être chauffée par convexion thermique afin d'évaporer l'eau qui le traverse.Il est nécessaire dans ce but que la température à l'intérieur du dispositif accumulateur de chaleur monte à 1000C, ce qui exige une insolation considérable et peut, dans certaines circonstances, n'être obtenu en aucune saison. Afin d'obtenir une évaporation à des températures plus basses, il serait nécessaire d'établir dans l'évaporateur une pression plus faible que la pression normale, ce qui entrain des dépenses supplémentaires. Un autre inconvénient de l'évaporateur est qu'il produit une saumure qui doit constamment entre évacuée.Dans ce cas également, la dépense nécessaire s'accroit. En outre, il est nécessaire d'avoir dans le circuit disposé entre l'échangeur thermique et le dispositif accumulateur de chaleur des moyens sup plémentaires pour pouvoir obtenir une pompe à chaleur. Ces moyens supplémentaires sont le compresseur et le condenseur. Outre la dépense considérable nécessitée par l'installation connue, le rendement obtenu avec elle est relativement faible, car il faut une insolation considérable pour obtenir dans le dispositif accumulateur de chaleur une température à laquelle l'eau peut être évaporée. I1 est également connu dans la Demande de Brevet allemand publiée 24 61 973 de chauffer à l'aide d'un réflecteur un fluide susceptible être chauffé, lequel est placé au point focal du réflecteur à l'intérieur d'un conteneur transparent au rayonnement solaire. Dans ce cas également, la construction du réflecteur exige une dépense considérable. On connatt en outre d'après la Demande de Brevet allemand publiée 24 03 032 un capteur d'énergie solaire disposé à l'intérieur d'une enceinte isolée thermiquement et comportant une surface d'ab- sorption, sur laquelle coule un film liquide qui entrain la chaleur emmagasinée par la surface d'absorption. I1 est difficile, dans cette installation, de contrôler la quantité de liquide de telle sorte que seule la quantité de chaleur emmagasinée par la surface d'absorption soit entraînée. Ces difficultés surviennent notamment lorsqu'il y a alternance de temps ensoleillé et nuageux. Afin d'obtenir une régulation appropriée de la quantité de liquide, il faut des dispositifs supplémentaires qui accroissent considérablement le prix de l'installation. Le but de l'invention est de procurer un dispositif de chauffage du type précité, qui permet, sans grandes dépenses, une utilisation poussée de la quantité de chaleur procurée par l'insolation, et qui peut être raccordé à tout moment sans dépenses supplémentaires, à n'importe quelle installation de chauffage princile pour contribuer au chauffage du fluide de chauffage de l'installation principale, ou pour remplacer celle-ci périodiquement. Ce but est atteint conformément à l'invention en ce que le corps traversé par le fluide pouvant être chauffé et placé dans le dispositif accumulateur de chaleur, est réalisé sous forme de corps creux, traversé par le fluide sous forme liquide pouvan être chauffé, et dont la paroi comporte une surface extérieure, absorbant la chaleur radiante de la lumière solaire, cette surface extérieure pouvant être augmentée par des ondulations, de parties arrondies ou de subdivisions présentant ainsi une surface accrue par rapport à une surface plane, et une surface intérieure cédant la chaleur au liquide en mouvement, le transfert de chaleur de la surface extérieure à la surface intérieure s'effectuant par le matériau de la paroi. Afin que la surface du corps creux traversé par le fluide pouvant etre chauffé puisse absorber un pourcentage aussi élevé que possible de la chaleur radiante de la lumière solaire, cette surface est aussi sombre que possible, noire dans le cas idéal. On a toutefois constaté qu'une couleur gris foncé permet une absorption de chaleur suffisante. Etant donné que le corps creux traversé par le liquide doit posséder de bonnes propriétés de transfert de chaleur, notamment de sa surface extérieure à sa face intérieure, le matériau de la paroi du corps creux est faite d'une matière bonne conduc trice de la chaleur, notamment métallique. Les conduits de circulation du fluide à chauffer sont relativement étroits, de sorte qu'il en résulte un transfert rapide de la chaleur de la surface extérieure à la surface intérieure. I1 s'est avéré que les radiateurs de chauffage sont particulièrement appropriés comme corps creux. Selon 11 invention, ces radiateurs de chauffage sont utilisés dans le sens inverse de leur utilisation habituelle. En effet, ils cèdent la chaleur absorbée par leur surface extérieure au fluide pouvant être chauffé qui les traverse, qui peut notamment être de l'eau.Lors de l'utilisation usuelle, la surface du radiateur de chauffage cède à l'environnement de la chaleur par convexion. Naturellement, on peut également utiliser des corps creux qui ont la forme d'un serpentin de refroidissement. En principe, tous les corps qui présentent une surface accrue par rapport à une surface plane conviennent. Le fluide de chauffage peut contenir un antigel de sorte que le fonctionnemet est également possible en hiver, pendant les journées ensoleillées. I1 est en outre avantageux que le corps creux traversé par le fluide pouvant être chauffé, notamment le corps du radiateur de chauffage, remplisse pratiquement tout le volume intérieur du dispositif d'accumulation de chaleur qui peut être réalisé sous forme de conteneur accumulant la chaleur. Ce conteneur accumulateur de chaleur peut être en tôle d'acier ou en matière plastique, et dans ce cas, ses parois intérieures sont revêtues d'un matériau thermiquement isolant. Ce matériau thermiquement isolant peut comporter une couche réfléchissant ou absorbant la chaleur. De préférence, le récipient accumulateur de chaleur avec le corps creux qui y est contenu, est disposé de façon à faire un angle déterminé avec la verticale, et cette inclinaison correspond chaque fois à la position moyenne du soleil, ce qui assure une incidence de la lumière solaire dans le conteneur accumulateur de chaleur, et dans l'échangeur thermique qui s y trouve, aussi normale que possible. En outre, le conteneur et le corps creux qui y est contenu, sont montés de préférence à rotation, et ils sont par exemple, actionnés par un moteur, qui suit le déplacement du soleil pendant la journée. Afin d'assurer l'insolation de la surface du corps creux absorbant la chaleur, le récipient accumulateur de chaleur est muni d'une entre laissant passer le rayonnement solaire. Dans ce cas, cette fenetre peut être pourvue de vitre à fenêtres ordinaire. Afin d'obtenir une bonne isolation thermique du conteneur accumulateur de chaleur, la fenêtre peut être constituée par plusieurs couches de verre entre lesquelles se trouvent des volumes d'air intercalaires. Le dispositif de chauffage décrit ci-dessus peut être réalisé de façon avantageuse comme chauffage auxiliaire et être raccordé à un dispositif de chauffage principal. I1 peut coopérer avec le chauffage principal en ce qu'il effectue un pré-chauffage du fluide de chauffage associé au chauffage principal, en général de l'eau, pour l'amener à une température déterminée ou en ce qu'il assure la fonction du chauffage principal et dans ce cas, ce dernier est arrêté. Dans ce but, on peut prévoir sur le corps creux, ou dans le conteneur accumulateur de chaleur, un interrupteur thermosensible, qui commande de la façon souhaitée le brûleur du dispositif de chauffage principal. La coopération du chauffage auxiliaire avec le chauffage principal est réalisée de façon avantageuse à l'aide d'un échangeur thermique, dans lequel le fluide de chauffage chauffé dans le corps creux, réchauffe le fluide de chauffage du dispositif de chauffage principal. Dans le circuit du chauffage auxiliaire, on peut, dans ce but, prévoir une pompe qui est mise en marche à une température déterminée ; on peut également prévoir dans le circuit entre la chaudière du chauffage principal et l'échangeur thermique, une pompe qui est également commande de façon correspondante par l'interrupteur thermosensible. Les pompes sont mises en marche lorsque le liquide de chauffage chauffé qui se trouve dans le corps creux, a atteint une température déterminée, par exemple 60 ou 700C.Pour les raisons déjà mentionnées, on évite en général dans l'invention, de chauffer le liquide de chauffage se trouvant dans le corps creux jusqu'à son point d'ébullition. L'invention présente des avantages considérables du fait qu'elle peut, sans grandes dépenses, utiliser l'énergie solaire. Elle offre un chauffage auxiliaire efficace pour des installations de chauffage déjà existantes, et elle peut être un appoint efficace pour le fonctionnement de ces installations de chauffage. Grace à l'invention, on obtient à peu de frais une réduction considérable des frais de chauffage. Du fait de sa conception simple, l'invention convient notamment pour être raccordée à n'importe quelle installation de chauffage existant, de sorte que des installations de chauffage déjà installées peuvent être transformées sans difficulté. Une utilisation avantageuse de l'invention consiste en ce qu'on peut effectuer sans problème le chauffage de l'eau chaude nécessaire à l'usage domestique, à une entreprise, ou à tout autre bâtiment. I1 en est de même pour le chauffage de l'eau de piscine situées, par exemple, dans des caves de batiments et non exposées au rayonnement solaire. En outre, elle peut également servir à réchauffer le fluide de chauffage utilisé pour des radiateurs. L'invention sera bien comprise à la lecture de la descrip tion détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple seulement, d'une forme de réalisation préférée de l'invention, représentée schématiquement sur le dessin, sur lequel - la figure 1 montre un dispositif accumulateur de chaleur en forme de caisson dans lequel se trouve un corps creux qui est réalisé à la façon d'un radiateur de chauffage usuel - la figure 2 est une coupe le long de la ligne II-II de la figure 1 ; - la figure 3 est un schéma bloc qui montre une possibilité de raccordement du dispositif de chauffage représenté sur la figure l à un dispositif de chauffage principal déjà existant. La figure 1 montre un dispositif accumulateur de chaleur qui comporte un conteneur extérieure 1 en forme de caisson ayant des surfaces de délimitation rectangulaires. Dans le conteneur est logé un corps creux 2 réalisé à la façon d'un radiateur de chauffage, dans lequel circule le liquide à chauffer. Pour ce liquide, sont prévues une entrée 3 et une sortie 4. Le côté frontal du conteneur 1 comporte une surface 5, notamment en verre, laissant passer la lumière solaire. Le sens d'incidence de la lumière solaire est indiqué par les flèches A. En outre, un interrupteur thermosensible 6 est placé à l'intérieur du conteneur 1. Le conteneur 1, contenant le corps creux 2, est monté à rotation sur un socle 7. A l'aide d'un moteur logé dans un carter de moteur 8, le conteneur 1 peut tourner autour d'un axe vertical dans le sens indiqué par la double flèche B. Le moteur pourrait également ne tourner que dans un seul sens. En outre, le conteneur 1 peut basculer autour d'un axe horizontal à l'aide d'un dispositif de pivotement 9. Dans ce but, on prévoit un tourillon de pivotement 10. Une tige de blocage 11, qui peut être enfilée dans les trous d'une plaque perforée 12 solidaire de la face inférieure du conteneur, permet de choisir différentes inclinaisons pour le conteneur 1 et pour la surface vitrée laissant passer le rayonnement solaire. I1 est possible, grâce à la rotation autour de l'axe vertical et au pivotement autour de l'axe horizontal de garantir que la direction des rayons solaires incidents qui pénètrent à l'intérieur du conteneur, est aussi perpendiculaire que possible à la surface vitrée 5. On voit-d'après la figure 2 que les parois du conteneur 1 sont revêtues d'un matériau 13 thermiquement isolant, lequel peut encore être muni d'une surface extérieure, non représentée, absorbant ou réfléchissant la chaleur. L'intérieur du conteneur 1 est réalisé de manière étanche à la chaleur, si bien qu'une quantité minime de chaleur est perdue par convexion. Dans ce but, la surface vitrée 5 peut comporter plusieurs couches, notamment deux couches, comme on le voit sur les figures 1 et 2, et dans ce cas, un volume d'air intermédiaire 14 est prévu entre les deux couches de verre. Le corps creux dans lequel circule le liquide à chauffer, est fixé dans le conteneur 1 à l'aide de dispositifs de fixation usuels 15 et 16. Naturellement, on peut prévoir un autre type de fixation pour le corps creux 2. Par exemple, le corps creux 2 peut également être placé sur le fond du conteneur et s'appuyer contre la paroi postérieure de celui-ci. Comme on le voit sur les figures 1 et 2, le corps creux 2 réalisé sous forme de radiateur de chauffage remplit pratiquement la totalité du volume intérieur du conteneur 1. La distance entre le revêtement thermiquement isolant 13 et le corps creux est calculée de telle sorte que le matériau thermiquement isolant ne peut pas être détruit par le corps creux 2 une fois celui-ci chauffé. Afin de contrôler la température à l'intérieur du conteneur, on peut prévoir un thermomètre 17 sur ce dernier. La surface du corps creux 2 est aussi sombre que possible afin d'assurer une absorption élevée de la chaleur produite par l'énergie solaire. La figure 3 montre une installation de chauffage dans laquelle sont schématiquement représentés, pour l'installation principale du chauffage, une chaudière 18 et un brûleur 19 pour chauffer le fluide de chauffage se trouvant dans la chaudière 18. A la chaudière 18 est raccordé par des canalisations 20 et 21 un radia teur 22 qui est placé dans l'enceinte à chauffer. Le raccordement du dispositif de chauffage chauffé par l'énergie solaire à l'installation principale de chauffage 18, 19, 20, 21, 22 s'effectue par un échangeur thermique 23. Par les canalisations 24 et 25, le fluide de chauffage de la chaudière 18 arrive dans l'échangeur thermique 23, la canalisation 24 constituant, par exemple le retour, la canalisation 25 constituant alors la canalisation d'arrivée à la chaudière. Dans le circuit constitué par les canalisations 24, 25, l'échangeur thermique 23 et la chaudière dé chauffage 18, est montée une pompe de circulation 26 pour amener le fluide de chauffage à réchauffer dans l'échangeur thermique 23. La canalisation 24 est, dans ce but, raccordée à l'échangeur thermique par un raccord 27 et la canalisation 25 l'est par un raccord 28. Le raccordement des canalisations 24 et 25 à la chaudière de chauffage 18 se fait par des raccords en T 29 et 30. Par les canalisations 31 et 32, l'échangeur thermique 23 est raccordé au corps creux 2 du dispositif de chauffage par le rayonnement solaire ; le fluide de chauffage chauffé est amené à l'échangeur thermique 23 par la canalisation 31, et de l'échangeur thermique, il est ramené par la canalisation 32 au corps creux 2. Le transport du fluide de chauffage, qui a été chauffé dans le corps creux 2, et le retour de ce fluide de chauffage refroidi au corps creux pour un nouveau chauffage ést assuré par une autre pompe de circulation 33.Les canalisations 31 et 32 sont raccordées à l'échangeur thermique 23 par des raccords 34 et 35 de sorte que-cet échangeur peut travailler, par exemple, selon le principe des courants croisés. Le mode de fonctionnement du dispositif de chauffage représenté sur la figure 3 est le suivant : En fonctionnement normal, le radiateur 22 est alimenté par le fluide de chauffage chauffé par la chaudière 18. Toutefois, lorsque la température dans le conteneur 1 s'est élevée à une température déterminée par suite du rayonnement solaire, l'interrupteur thermosensible 6, réglé sur cette tempérgture, est actionné de telle sorte qu'il arrête le brûleur 19 et met en marche les deux pompes de circulation 26 et 33, c'est-à-dire que le fluide de chauffage circule alors de la chaudière 18 dans l'échangeur thermique 23, où il est réchauffé par le fluide de chauffage qui arrive du corps creux 2 à l'état réchauffé, et il est amené dans les canalisations 21, 20, de sorte qu'il peut être amené au radiateur 22 à l'état chauffé. Naturellement, on pourrait également envisager de raccorder directement aux canalisations 21 et 20 les canalisations 31 et 32 et, dans ce cas, des valves disposées de façon correspondante dans le conteneur 1 seraient commandées en fonction de la température, de sorte que le radiateur 22 serait directement alimenté par le fluide chauffé dans le corps creux 2. REVEND ICAT IONS 1. Dispositif de chauffage pouvant être chauffé grace à l'énergie solaire comprenant un dispositif accumulateur de chaleur, constitué par un conteneur protégé contre les pertes de chaleur vers l'extérieur par convexion, dans lequel est disposé un corps traversé par un fluide en mouvement destiné à être chauffé, caractérisé en ce que le corps traversé par ledit fluide est réalisé sous forme de-corps creux (1), dans lequel circule ledit fluide à l'état liquide, et en ce que la paroi dudit corps comporte une surface extérieure absorbant la chaleur radiante de la lumière solaire, cette surface extérieure étant augmentée par des parties de surface courbes, ou par des parties de surface faisant des angles entre elles, ou par des parties de surface sensiblement parallèles entre elles et présentant ainsi une surface accrue par rapport à une surface plane, la paroi dudit corps comportant aussi une surface intérieure cédant la chaleur au liquide de chauffage en mouvement, le transfert de la chaleur de la surface extérieure à la surface intérieure s'opérant par le matériau de la paroi. 2. Dispositif de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps creux (1) est en un matériau ayant une bonne conductibilité thermique, notamment en métal. 3. Dispositif de chauffage selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le corps creux (1) est réalisé sous forme de radiateur de chauffage. 4. Dispositif de chauffage selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le corps creux (1) a la forme d'un serpentin de refroidissement. 5. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le conteneur (I) est réalisé sous forme de conteneur accumulant la chaleur, dont les parois sont revêtues d'un matériau thermiquement isolant. 6. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le conteneur (1) est muni d'une paroi dont une partie (5) laisse passer la lumière solaire, de sorte que la lumière solaire arrive sur la surface extérieure agrandie du corps creux (2). 7. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la partie (5) de paroi laissant passer les rayons solaires, est constituée par deux ou plusieurs couches de verre entre lesquelles est prévu chaque fois un volume d'air intercalaire (14). 8. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les parois intérieures du conteneur (1) sont munies d'une couche réfléchissant la chaleur. 9. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le matériau thermiquement isolant (13) disposé sur les parois intérieures du conteneur (1) est muni d'une couche absorbant la chaleur. 10. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le volume intérieur du conteneur (1) est pratiquement rempli par la totalité du corps creux (2). 11. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le conteneur (1) est en tôle d'acier ou en matière plastique. 12. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le conteneur (1) et le corps creux qui y est contenu, peuvent pivoter autour d'un axe horizontal. 13. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le conteneur (1) avec le corps creux (2) qui y est contenu, peuvent tourner autour d'un axe vertical. 14. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'il est réalisé sous forme de chauffage auxiliaire de telle sorte qu'il coopère avec un chauffage principal (18,19,20,21,22). 15. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'il peut être raccordé en tant que chauffage auxiliaire au chauffage principal (18,19,20, 21,22) de telle sorte que, lorsqu'une température préréglée est atteinte dans le conteneur (1) ou à l'intérieur du corps creux (2), le dispositif de chauffage principal peut être arrêté, et le chauffage auxiliaire assure alors la fonction du chauffage principal. 16. Dispositif de chauffage selon la revendication 12 ou la revendication 15, caractérisé en ce qu'entre le chauffage auxiliaire (1,2) chauffé par le rayonnement solaire, et le chauffage principal (18,19,20,21,22) est monté un échangeur thermique (23) dans lequel s'opère un échange thermique entre le fluide de chauffage qui circule dans le corps creux (2) et le fluide de chauffage du chauffage principal. 17. Dispositif de chauffage selon lZune quelconque des revendications 12 à 16, caractérisé en ce que dans le conteneur (1) est placé un interrupteur (6) thermosensible, qui commande le déclenchement du brûleur (19) du chauffage principal et un dispositif transporteur (33) pour le fluide de chauffage s 'écoulant dans le corps creux (2). 18. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 12 à 17, caractérisé en ce que l'interrupteur thermosensible (6) disposé dans le conteneur (1) commande aussi un dispositif transporteur (26) qui transporte le fluide de chauffage du chauffage principal (18,19,20,21,22) dans l'échangeur thermique (23) et hors de celui-ci.