Brevet FR2341826A1 — publié le 19770916

Il existe, sur le marché, de nombreux chauffe-eau solaires qui ont fait l'objet de nombreuses réalisations, l'ensemble du procédé étant depuis longtemps connu et éprouvé. Notre invention consiste en une amélioration du pro cédé qui permet de construire un chauffe-eau sans échangeur, l'eau se réchauffant directement dans le capteur solaire construit en métal incorrodable, puis se stockant dans un réservoir extrêmement simplifié pour permettre sa construction en grande série et son installation par un personnel non professionnel. L'ensemble est constitué dtun réservoir (6) raccordé sur les divers circuits, grace à une tête à voies multiples (12), qui comporte les orifices suivants s - Tête à voies multiples . 2 orifices pour la résistance électrique (7) . 1 orifice pour ltentrée d'eau froide (9) . 1 orifice pour la sortie d'eau chaude (10) . 1 orifice pour la descente d'eau chaude en provenance du du~capteur (13) . 1 orifice pour l'entrée d'eau froide dans la bouteille au moment du puisage d'eau chaude sanitaire (14) . 1 tube plongeur (15) . 1 soupape de sécurité (8) . 1 bouchon de vidange (11) . 1 départ d'eau froide vers les capteurs (14 bis) . 1 orifice de retour d'eau chaude en provenance du capteur (13 bis) - Le réservoir de stocke d'eau est en matériau incorrodable, résistant & l'eau bouillante et à la pression, matériau le moins conducteur possible de la chaleur. il comporte un seul orifice fileté sur lequel se place la tête à voies multiples décrite plus haut. - Le capteur est du type plan avec réservoir plat en cuivre ou acier inox ou autre métal résistant à la corrosion. Ce capteur est constitué par des tubes profilés en métal diffé rent de la plaque plate reliant les divers tubes entre eux, dans lequel la plaque assure une répartition de la chaleur vers les tubes où circule le fluide caloporteur. Le contact entre les tubes et la plaque est assuré par une colle ou une soudure diélectrique, excellent conductrice de la cha leur et isolant diélectrique pour éviter les corrosions par formation de couples entre métaux à potentiel différent. L'effet anti-gel est obtenu par l'incorporation d'une résis tance électrique noyée dans le corps du capteur, entre le ré servoir et le calorifuge, laquelle résistance est thermostatée c'est à dire qu'un thermostat incorporé à la résistance assure le maintien antigel du circuit du capteur. - La régulation est assurée par . 1 thermostat commandant la pompe du circuit solaire . 1 thermostat commandant le déclenchement du réchauffage électrique - La circulation est assurée par une pompe à eau chaude - Une Jaquette calorifugée pour le réservoir d'eau chaude - Un coffre calorifugé avec verre sur l'avant pour le capteur FONCTIONNEMENT DU CHAUFFE-EAU SOLAIRE L'eau froide, en provenance de l'eau de ville, entre par l'orifice (9) et ressort par l'orifice (14bis) vers le capteur solaire. Elle est propulsée par une pompe (4) qui est commandée par un un thermostat applique (16) placé contre la paroi du capteur, dans la partie la plus chaude. Ce thermostat est réglé à une valeur de consigne de 45- C. Dès que cette valeur est atteinte sur le capteur, la pompe se met en marche et refoule lteau chauffée par le capteur dans le réservoir de stockage. il coupera le mouvement de la pompe lorsque le fluide descendant du capteur sera à 440 C. La conduite d'eau chaude descendant du capteur est raccordée sur la tête à voies multiples par l'orifice (13bis), traverse la tête et débouche dans la bouteille par l'orifice (13). En cas de manque de calories solaires, le réchauffe de la masse supérieure du chauffe-eau est obtenu par une résistance électrique (7) qui plonge dans le haut de la bouteille réservoir. Les broches de la résistance traversent la tête à voies multiples par les orifices (7bis) et (7ter). La mise sous tension de la résistance est réalisée par un thermostat applique (3) placé dans la partie haute du réservoir. Ce thermostat est réglé pour mise sous tension à 45e C - coupure 470 G. Ainsi, si liteau descend du capteur à 45 C, elle sera automatiquement élevée à 470 C. Si l'eau descend du capteur à plus de 470 C, la résistance électrique ne fonctionne pas. En cas de puisage d'eau chaude sanitaire, liteau froide rentre dans le réservoir par l'orifice (9) puis un tube plongeur (15). Elle ne peut pas venir du capteur car, d'une part, la perte de charge créée par le capteur est plus élevée que la perte de charge du tube plongeur ( 15) et la pompe (4) ne peut laisser passer qu'un débit de deux litres minute. L'eau puisée on vient donc du réservoir et non du capteur. Elle pousse la couche chaude vers le haut. Les réservoirs sont de diambtre faible et de faible hauteur pour préserver Justement au maximum la stratification des couches chaudes dans le réservoir. De plus, les parois du réservoir étant mauvaises conductrices de la chaleur, les mouvements de thermosiphon tangentiels qui se produiraient dans un réservoir normal sont évités et de ce fait, il nty a pas d'homogénéisation dans le réservoir. L'eau chaude sort du réservoir au travers de la tête à voies multiples par 1'orifice (12) puis (10). En aucun cas, la résistance électrique ne peut réchauffer le capteur. Supposons, en effet, que le réservoir soit rempli d'eau froide et qu'il n'y ait pas de soleil : la résistance se met sous tension et réchauffe l'eau jusqu'à 470 C. Le thermostat qui commande cette résistance étant placé dans le tiers supérieur du réservoir, c'est donc le tiers supérieur du réservoir qui sera plein d'eau chaude. Supposons que le soleil apparaisse et chauffe le capteur à 45 C la pompe (4) se mettra en marche. L'eau descendra à 45- C dans le réservoir où elle sera réchauffée par la résistance (7). L'eau qui repart vers le capteur en (fur) sera toujours froide, donc la pompe (4) continuera k tourner. Lorsque le réservoir sera plein d'eau à 45e C, l'eau remontera vers le capteur à 45- C. S'il n'y a pas de soleil, le fluide perd 1 au passage dans le capteur et le thermostat (16) coupe automa tiquement la pompe. Si la pompe continue 9 tourner, c'est qu'il y a du soleil et la température continue à s'élever dans le réservoir par apport solai re seul. Elle continue régulièrement à se stratifier, les différences constatées entre le haut et le bas du réservoir étant de plus de 200C. Il ne faut pas oublier que le débit du capteur est très faible 0,5 litre à la minute par m2. Ce phénomène est d'autant plus accentué qu'il y a puisage d'eau sanitaire donc introduction d'eau froide dans le fond du réservoir par le tube (tus). Enfin, les mouvelements convectionnels intérieurs ne peuvent pas se produire à cause du fait que la paroi du réservoir est en matériau non conducteur de la chaleur. De ce fait, il ne peut pas y avoir homogénéisation de l'eau contenue dans le réservoir cylindrique et l'effet de stratification, parfaitement respecté, permet le fonctionnement décrit. Protection antigel En cas de gel au niveau du capteur, un thermostat applique, placé contre le corps du capteur en (1), réglé à enclenchement 00- coupure 20, assure la mise en fonctionnement d'une résistance électrique à ruban (2) de très faible puissance placée à la construction du capteur, sur la face arrière de celui-ci, entre le réservoir plat et le calorifuge et ceci dans la partie basse du capteur. Surchauffe En cas de surpression ou de surchauffe, une soupape de sécurité, placée en (8) sur la tête à voies multiples, sert de décharge. NOTA Les trous (7bis) et (7ter) peuvent être bouchés pour montage sans résistance électrique. Un clapet anti-retour, placé en (5), évite toute erreur de fonc tionnement inversé et toute circulation en thermosiphon. Le même appareillage peut être monté en thermosiphon naturel, en supprimant la pompe, son thermostat et en inversant le réservoir De ce fait, la tête à voies multiples se trouve dans le bas de l'appareil. REVENDICATIONS 1) Ensemble de production d'eau chaude réchauffée par l'énergie solaire, constitué d'un réservoir en matériau non conducteur de la chaleur, de faible section et de grande hauteur, d'un capteur solaire, d'une pompe, de deux résistances électriques, de trois thermostats, d'une tête de raccordement à voies multiples. 2) Ensemble de production d'eau chaude réchauffé par énergie solaire, selon revendication (1), dans lequel les divers orifices de raccordement hydraulique et électrique sont grou pés dans un seul bloc à multiples orifices directement placé sur le corps du réservoir de stockage. 3) Ensemble de production d'eau chaude réchauffée par énergie solaire, selon revendication (1), dans lqiel la sécurité antigel est obtenue par un ruban électrique de réchauffage incorporé dans le capteur solaire, entre le réservoir plat et le calorifuge du coffre du capteur. 4 > Ensemble da production d'eau chaude réchauffée par énergie solaire, selon revendication (1), dans lequel le capteur est constitué de tubes en métal différent de la plaque de rEpar-- tition reliant Ces tubes, l'assemblqe entre ces deux métaux k potentiel différent étant obtenu par colle ou soudure dié- électrique, ayant la caractéristique d'assurer une excellente conductibilité de la chaleur tout en étant isolant diélec- trique de couple pour éviter la corrosion entre les métaux k potentiel différent. 5) Ensemble de production d'eau chaude réchauffée par énergie solaire, selon revendication (1), dans lequel l'utilisation de matériaux non conducteurs thermiques pour la construction du corps du réservoir de stockage d'eau chaude évite les mou- vements d'eau convectionnels intérieurs et accentue l'effet de stratification des nappes d'eau à températures différentes pour éviter 1 'homogénéisation en température du contenu du réservoir de stockage. 6) Ensemble de production d'eau chaude réchauffés par énergie solaire, selon revendication (1), dans lequel le réservoir de stockage est un cylindre de grande hauteur et de faible section. 7) Ensemble de production d'eau chaude réchauffée par énergie solaire, selon revendication (1), dans lequel le thermostat différentiel est remplacé par un simple thermostat h simple effets la stratification des nappes d'eau stockées i diverses températures empêchant les échappements de calories vers l'ex- térieur lorsque le capteur ntest plus ensoleillé.