Brevet FR2320693A1 — publié le 19770311

On slinterese beaucoup en ce moment au chauffage des serres e des abris par le sol. Cette technique faisant appel aux sources classiques d'én@rgie est connue depuis longtemps, nous avons songé @à l'appliquer en faisant appel > 'énergie solaire, méthode égale- ment connue, mais en faisant appel à un dispositif particulier permettant de stocker au mieux les calories dans le sol avec un rende ment maximum et à partir de ce stock de relever a volonté la tempé- rature d'ambiance des serres. Concernant le chauffage souterrain par les procédés classiques nous avions pu constat@@s sur des installations montes dans le Var par nos soins,en 1873 et en 1974, que sur des cultures de Gerbera des résultats culturaux du même ordre avaient été obtenus par chauf fage du sol (la chaudière fonctionnant au fuel) en apportant seulement 40 calories par mètre carré de culture au lieu de 140,avec chauffage de l'ambiance des serres par air pulsé. Nous avions pu constater aussi,avec surprise, que les cultures chauffées par le sol se contentaient d'une température ambiante in férieure à celle jusqu'ici considérée comme indispensable lorsqu'on cnauffe directement 11 ambiance des serres. Lînsi,pour des Gerbera dans les essais cités plus haut,une température d'ambiance de 9 de grés C. au lieu de 15 à 16,s'était révélée suffisante.Et sur d'au tres cultures des constatations du ême ordre furent fan tes, @ous a@@ons pu constater,enfin, que lorsqu'on chauffe le sol a l'aide de tuyaux enfouis, dans lesquels circule de l'eau chaude, la température du sol monte tres lentement C t; que Si l'mn inter- rompt le chauffage,la température du sol descend plus lentement encore. Dans une nuit,généralement,la perte de température du sol n' att@int pas 2 degrés C. Ces trois observations devaient nous amener a nous interesser au cliaufLge souterrain des serres a l'aide de capteurs solaires, dont on sait qu'ils ne peuvent accumuler de la chaleur que pendant le jour. L'intèrêt de la combinaison capteurs solaires (ou insolateurs) réseau de tuyaux de chauffage souterrain, a été relaté déja fin 1974 et janvier 1975, dans la Presse agricole française et on sait que cette combinaison est pratiquée depuis plusieurs années déjà ailleurs qu'en Branche. Nous nous bornons donc,ici, à revendiquer spécialement un dispositif particulier permettant d'obtenir avec cette combinaison capteurs solaires-reseau souterrain de tuyaux de chauffage,des résultats im@ossibles à obtenir sans ce dispositif. Avantages originaux de notre dispositif. Les dispositifs de chauffage solaire avec réseau souterrain de tuyaux,déjà connus,qui comportent des ballons de stockage recevant le liquide caloporteur provenant des insolateurs,sont tous @ même de permettre de chauffer les cultures en apportant moins de cal@ries,@uisque c@@ calories sont apportées dans le sol et non dans l'ambiance des serres.Notre dispositif,lui, permet d'améliorer encore cette performance en ce qui concerne l'économie de calories pour les motifs techniques énumérés plus loin dans le caapître "caractéristiques du dispositif1 du fait que nous chauffons directe ment le sol pendant le jour sans avoir à passer par un ballon de stockage et un matériel adéquat et que nous accumulons directement ainsi et avant tout des calories dans le sol,alors que dans les dis positifs déjà connus cette accumulation de calories a lieu dans des ballons de stockage,avec tous les inconvénients et pertes que cela comporte. La caractéristique essentielle de notre dispositif est de per mettre de stocker les calories dans le sol sans que la température de ce sol s'élève dangereusement, tant le sol joue un rôle de volant thermique remarquable,en raison même de l'importance en volume de ce milieu de stockage,gratuit, qu'est le sol. Une seconde caractéristique de notre dispositif est d'assurer une température d'ambiance dans la serre que l'on pourrait croire limitée,mais qui,à l'usage, du fait sue ie sol est chauffé, se révè le dans bien des cas suffisante, là où on se contente de compter simplement sur le rayonnement du sol et ia convection sans interven tion,aucune, par des moyens mécaniques. Une treisième caractéristique de notre dispositif,est que le chauffage du sol ent,par lui, celui de l'ambiance de la serre sent assurés par un double réseau de tuyaux souterrains renfermant un fluide caloporteur, l'un de ces réseaux a sa place sous l'emplace- ment des cultures à la profondeur jugée convenable, l'autre, à ali mentation indépendante est situé dans les parties non cultivées de la serre où les tuyaux sont plus rapp@@chés, si on le désire. Une quatrième caractéristique, enfin, de notre dispositif,est de permettre,si besoin est,un relèvement plus marqué encore de la température d'ambiance en faisant appel à un moyen mécanique permet tant de puiser les calories dans le sol à partir au réseau de tu yaux situés sous l'emplacement des parties non cultivées. Concernant la première caractéristique énumérée plus haut,il faut retenir que l'accumulation directe dos calories dans le sol vite les pertes inévitables que l'on constate la on on passe par l'intermédiaire du ballon de stockage.Or,par ailleurs, la disparition de ce ballon de stockage,du fait que les capteurs sont reliés directement avec le réseau de tubes souterrains,assure les avanta- ges techniques suivants i.- Une accumulation des calories dans un fluide caloporteur, (qui peut être constitué simplement par de l'eaux @ basses tempéra- tures,d'où rendement des capteurs doublé et mê;e plus. 2.- Ce stockage par un fluide à basses températures, dans le cas le plus fréquent où ce fluide est constitué par de l'eau, évite la formation de bulles d'air et de vapeur, ainsi que l'entartrage. 3.- Ce fonctionnement à basses températures permet d'utili- ser n'importe quel capteur et même das capteurs simplifiés,recouverts d'un film plastique transparent au lieu de verre, ou non recouvertsdu tout. Ou encore des capteurs rigides ou souples,constitués essentiellement ou entièrement en matière plastique,dont le comportement aux températures habituelles d'utilisation à 70 et 80 degrés ou plus est encore ignoré. Caractéristiques du dispositif.- Les installations déjà connues font appel,rappelons-le, nécessairement à un ballon de stockage intermédiaire,dont nous avons énuméré plus haut les inconvénients dans le chapitre intitulé @"Avantages originaux de notre dispositif". En fait,les installations déjà connues ne faisaient pas appel à la capacité de stockage du sol pour les calories. On paraissait craindre d'apporter les calories directement dans le sol, on les stockait donc dans un ballon de stockage,car on ne s'était pas rendu compte,apparemment,qu en confiant au sol,directement,au fur et à mesure de leur fourniture par les capteurs,ces calories, il n'y avait pas pratiquement à craindre une montée excessive de la température du sol,cette montée étant très lente. A lui seul,ce fait permet @ d'obtenir es résultats que ne peuvent tas procurer dans d'aussi bonnes conditions les dispositifs existants. 1.- En ce qui concerne le chauffage direct du sol.- Les calories provenant des capteurs étant retenues directement par le sol, on évite les pertes de rendement qui sont inévitables là où il y a des échanges intermédiaires, bénéfices cul s'ajoutent d celui du à ce que les capteurs ont par ailleurs de rendements meilleurs ainsi que cela est rappelé --propos du stockage des calories. 2.- En ce qui concerne le stockage lui-même des calories dans le sol.- le fait de stocker les calories non pas dans un ballon où les températures peuvent s'élever à 70-80 degrés et plus,mais directement dans le sol a des températures beaucoup plus basses,permet de doubler pratiquement le rendement des capteurs. Des chiffres précis relevés avec divers types de capteus@, attestent qu'il en est bien ainsi. Le fait de stoeker les calories à es températures réduites permet de prolonger sensiblement la durée des capteurs. sans le cas où on utilise l'eau comme fluide caloporteur,ce qui est le cas généé- ral,avec notre dispositif les capteurs en fonctionnement ne peuvent dégager ni air dissous ni vapeur,ce qui représente un avantage lG où on utilise des eaux chargées et ou on a à craindre les cor-o- sions et l'entartrage. D.- En ce qui concerne le chauffage de l'ambiance des serres. Nous avons dans un premier temps, afin de ne pas surdimensionner les installations en capteurs solaires,dont on connaît le prix élevé, complété l'installation de chauffage solaire en matintenant la présence d'appareils à air pulsé,classiques, branchés sur un thermostat d'ambiance pour pouvoir maintenir la température d'ambiance désirée. Cette solution peut compléter notre dispositif, de façon économique,là c@ en dispose déjà d'appareils à air pulsé. Ceci dit, notre dispositif permet de relever dé sensiblement la température. ambiante des serres par le seul rayonnement du sol et par convection,là où on compte seulement sur les tuyaux de chauffage placés sous les cultures > mais il permet aussi d'utiliser un deuxième réseau de tuyaux souterrains enfouis sous les sentiers et les parties non cultivées des serres. Ce deuxième réseau, dont la concenuration est plus importante permet de relever davantage la tempéra## ture ambiante sans qutil y ait lieu d'intervenir mécaniquement.Ce- pendant ce deuxième réseau de tubes a été prévu pour élever,lors- que le besoin sten fait -sentir,mais cette fois-ci,mécaniquement,la température ambiante de la serre en pompant les calories emmagasinées dans le sol. Po.r aboutir a ces résultats, le deuxième réseau de tubes,ainsi que cela est décrit dans le cs s ci-après,est raccor dé par des vannes sélectives à ues corps de chauffe aériens, savoir des aérothermes,des tubes lisses ou à ailettes ou autres mo- yens classiques. Descriptif d'une installation prise pour exemple. Un réseau dtinsolateurs plans ou conva@es (fours solaires) (I) disposés d'une façon adéquate, dar-is lequel est véhiculé un fluide caloporteur par une électro-pompe (P). A la sortie supérieure des insolateurs (I) le fluide arrive dans un vase (RC) dont la température est contrôlée par un système de régulation automatique (VM) uis distribué dans des' coilecteurs (k) et R 1 et R 2 sur les quels sont raccordés deux réseaux de tubes souterrains (TP1 et T22 enfouis à bonne profondeur.Ce réseau est donc constitué par I ) fies tubes enfouis sous les lignes de cultures (TP1) 20) Sar un deuxième seau de tubes (TP2) sous los emplace- ment s non cultivés, ce qui permet d'augmenter, très sensiblement,la surface rayonnante du sol, après augmentation de la quantité d'éner- gis acc@mulée dan ledit sol.C'est ce deuxième réseau qui permet d'élever mieux encore la température ambiante de la serre,en pom pant,si le besoin s'en fait sentir, les calories emmagasinées dans ie sol, qui seront distribuées ensuite par les corps de chauffe (chA) aériens, dont il a été question déjà plus haut, dans le but d' obtenir la température ambiante désirée. Il est précisé qu'en cas d'abaissement important de la température extérieure,la totalité du réseau de tubes souterrains et non pas seulement le deuxième ré seau,peut être utilisée pour assurer le relèvement de la températu re d'ambiance par ces dispositifs mécaniques. Fonctionnement de l'installation.- De jour; l'installation se met en route dès que la tempéra- ture de consigne dals le vase ae controqe (RC) est atteinte. Elle fonctionne ainsi jusqu'a ce que la température de consigne soit at teinte dans le sol. Pratiquement,le stockage des calories ayant lieu dans une masse énorme de terre,dans les périodes d'hiver les capteurs fonctionnent durant le jour sans avoir à être interrompus et alimentent ainsi les circuits TP1 et TP2. De nuit : La circulation dans les insolateurs est impérati- vement interrompue ainsi que dans les réseaux TP1 et TP2. Le sol chauffé élève la plupart du temps suffisamment la température ambi- ante de la serre sans intervention mécanique. Dans le cas de basses températures extérieures.- Le circuit de tubes TP2 constitué par les tuyaux enfouis sous les parties non cultivables se met au service des corps de chauffe aériens (CHA) choisis pour maintenir la température ambiante de la serre à la va leur désirée. Dès que cette température est atteinte,la circula tion du fluide s'arrête dans ce deuxième circuit TP2, qui continue seulement à stocker des calories. Le fonctionnement dans ces di vers cas est assuré par des systèmes de régulation automatiques.De même la protection en cas de panne, de gel, et e cas e vaporisa- tion de l'eau,si l'eau est le fluide caloporteur utilisé. R E V E N D I C A T I O N . I ) Dispositif particulier et combiné de chauffage souterrain relié directement à cies capteurs solaires permettant avant tout-de stocker les calories @ans le sol tout en chauffant pendant le jour sans craindre des variations dangereuses de la température du sol dont le volume est si important que la température de la masse ne s'élève que lentement et que par contre les abaissements de la tem- pérature de cette masse sont également très lents,le tout en raison du dispositif adopté qui entraîne le minimum de calories et le maxi mum de rendement des capteurs,et tout en relevant de façon marquée la température ambiante des serres par rayonnement et convection. 2 ) Suivant la Revendication 1,dispositif de chauffage et de stockage des calories dans le sol, assuré par des tuyaux situés à la fois sous l'emplacement des cultures elles-mêmes t,en outre,par un réseau supplémentaire et indépendant des tuyaux placés sous les emplacements non cultivés,permetbant de relever davantage qu'avec le premier réseau,la température ambiante des serres. 3 ) Suivant la Revendication 1,@@ dispositif sus indiqué en 1 et en 2,complété par un dispositif extérieur permettant de relever, suivant les nécessités@plus encore et plus vite,la température d' ambiance des serres à partir des calories stockées dans le sol,par l'intermédiaire de moyens mécaniques classîques,en particulier àn "pompant"les calories,d'abord dans les parties libres des serres et les sentiers entre les cultures, et en les dispersant dans l'ambiance de la serre par lesdits moyens mécaniques. 4 ) Suivant la Revendication 1, dispositif pouvant être complété par un chauffage d'appoint du sol, alimenté par une cnaudière ther tique classique (au fuel,a l'électricité,etc..@ susceptible de fon@ tionner en relais dans le dispositif revendiqué@ Le dispositif sim-- on n 2. plifié peut n'assurer le fonctionnement qu suivant la Revendicati/