Brevet FR2339818A1 — publié le 19770826

La présente invention concerne une installation thermique du genre de celles captant le rayonnement solaire et/ou atmosphi- risque pour produire de l'énergie calorifique susceptible d'être stockée et directement utilisée ou transformée pour les besoins domestiaues ou industriels, par exemple, mais non exclusivement pour obtenir de 1'eau chaude Dour le chauffage des locaux et/ou l'usage sanitaire. Selon l'invention 7 l'installation dont il s'agit comprend essentiellement des capteurs solaires contenant chacun un générateur de calories conduites, au moyen d'un échangeur ther miaue, jusupà un accumulateur à eau chaude convenablement calorifugé, destiné au stockage de l'énergie calorifique ainsi produite, utilisable sous cette forme ou transformée en énergie mécaniaue, ou électrique par les moyens connus. Une caractéristioue de l'invention réside dans le mode de réalisation des capteurs solaires respectivement constitués Dar un coffre dont l'une des faces, notamment celle destinée à sistre exposée au rayonnement, est une double vitre à grande transparence exempte de plomb, tandis que les autres faces du coffre sont à double paroi de plastique armé, garnie de laine de roche et destinée à supporter un réservoir très plat, placé de façon qu'il soit ni en contact avec le fond du coffre, ni en contact avec la double vitre mais seulement en appui contre un petit rebord pé rlphériaue. La face suPérieure du réservoir parallèle au vitrage du coffre et destinée à étre exposée au rayonnement solaire, est enduite d'une couche de peinture "noir mat", alors que l'autre face dudit réservoir parallèle au double fond du coffre est enduite d'une peinture blanche ou réfléchissante. Par un orifice d'entrée et un orifice de sortie diagonalement opposés, le réservoir du capteur solaire est accouplé à une tuyauterie, aller et retour, en forme de serpentin ioulant le rôle d'échangeur thermique et contenant un liquide circulant en circuit fermé dans le réservoir et le serpentin, aidé en cela tar un circulateur commandé par une cellule de détection. Une autre caractéristioue de l'invention réside dans le mode de réalisation de l'secumulateur constitué par un réservoir, de dimensions aptropriées et convenablement calorifugé, rempli d'eau et contenant l'échangeur thermique relié au capteur solaire et un accélérateur statique destiné à créer un courant ascendant central de l'eau réchauffée par itéchangeur et un courant descen dant périphérique de l'eau refroidie. Les dessins annexés montrent à titre d'exemple un mode de réalisation de l'invention pour son application au chauffage -central domestique ou industriel et à la production d'eau chaude sanitaire. La figure 7 est une vue schématique d'une installation thermique à énergie solaire, selon l'invention. La figure 2 est une vue en coupe d'un capteur solaire équipant lI installation. Sur la figure 1, le repère 1 désigne l'accumulateur de calories dont les parois 2 sont convenablement calorifugées en combinaison avec un entourage de briques réfractaires. Dans ce réservoir 1, est prévu à la partie basse, un échangeur thermique 3 relié, en circuit fermé, à un capteur solaire 4 équipé d'une cellule de détection de rayonnement 5 et d'une cellule de détection de température 6. Le circuit primaire de l'échangeur 3 est équipé d'un circulateur 7 commandé par les cellules susmentionnées. Dans la partie médiane et axiale de l'accumulateur 1, est monté l'accélérateur statioue de courant 19, tandis que dans la tartie haute sont prévus, un second échangeur thermique 8 relié au circuit de chauffage sar radiateurs à eau 9, un ballon d'eau chaude sanitaire 10 et éventuellement un échangeur à résistances électriaues Il Des vases d'exDansion 12 équipent les ca nalisations de l'accumulateur 1, du circuit primaire 3 et du circuit de chauffage 8. Sur la figure 2, le repère 4 désigne le coffre en ulas- tique armé constituant le capteur avec sa double paroi interne 13 qui supporte, par son bord périnhérisue 1E, un réservoir plat 15 dont la face supérieure est sensibilisée au "noir mat", tandis aue la face inférieure est peinte en blanc, de méme cue la face interne de la paroi 13. Comme on le constate sur la figure 2, le réservoir 15 est suspendu dans le coffre oui est fermé par deux vitres 16 et 1-7 entre lesouelles est réserve un espace d'air, dans lequel débouche la cellule de détection 5. Le réservoir 15 comporte un orifice d'entrée et un orifice de sortie pour le liquide - eau de préférence - qusil contient.Ces orifices sont reliés au circuit Drimaire 3, prisonnier de l'accumulateur 1. Le calorifugeage du coffre est assuré par une garniture de laine de roche 18, incluse entre les parois 4 et 1z. On comprend aisément que si l'on expose aux rayons solires et alz- radiations atmosphériques la face transparente du capteur 4, on constate une élévation très rapide en température du réservoir 15, d'où une production d'énergie calorifique trans ndse au liauide qu'il contient. Les calories ainsi absorbées par le liquide dans le capteur, sont conduites dans l'accumulateur 1 au moyen de l'échangeur 3 nui s'y trouve prisonnier et qui cède à son tour les calories au liQuide contenu dans l'accumulateur 1. Pour une installation thermique telle que représentee aux dessins, il suffit de disposer, dans un endroit bien exposé au ravonnement solaire, une surface suffisante de capteurs 4 qui redoivent les rayons perpendiculairement à la face vitrée 16 - 17. T.orsque la cellule de détection 5 commande la mise en route de la pompe de circulation 7, le circuit d'eau est assuré entre le réservolr 15 et l'échangeur 3 par la tuyauterie aller et retour 20 qui les relie. Les calories prises au capteur solaire sont ainsi amenées à l'accumulateur dans leouel elles sont stockées.La masse d'eau contenue dans l'accumulateur 1 se met en mouvement sui vant un courant ascendant créé à l'intérieur de l'accélérateur su tique 18, alors ou'un courant descendant s'effectue à l'exté- rieur L'eau froide occupe ainsi le bas de l'accumulateur 1 et l'eau chaude le haut, :iusau'à réchauffement total et maximum de l'accumulateur (température égale à celle du capteur).Dans cette installation, l'accumulateur remplace tout simplement la chaudière des installations classiques Le chauffage de liteau sanitaire a lieu dans le ballon échangeur 10, placé à la partie haute de l'accumulateur 1 et alimenté en eau froide par la partie basse 21, alors que ledit ballon restitue l'eau chaude à la partie haute 22. Dans cette installation, l'accumulateur remplace le chauffe-eau des installations traditionelles. Pendant les heures obscures, on sans rayonnement solaire, les calories nécéssaires sont prélevées dans la réserve accumulée. Pendant cette méme période, le cîrculateur 7 est stopé par la cellule 5 afin de ne pas véhiculer les calories vers le capteur 4 qui nouerait le role de radiateur et consommerait inutilement de l'énergie. Dans le cas de grands froids, au-dessous de zéro centigrade, le thermostat 6 commande la mise en route du circulateur afin de réchauffer le capteur et de le mettre hors gel. Lorsque l'accumulateur 1 est vide et que l'énergie so- laire est insuffisante pour pourvoir aux besoins de l'installa- tion, lréchangeur à résistances 11, placé à la partie haute du réservoir, prend le relais du capteur solaire 4. Hais, il va de soi qu'un accumulateur, calculé avec une marge raisonnable d'autonomie, peut permettre de supprimer l'échangeur à résistances électriques. R F V E N Dl C A T ION s 4- Installation thermique à énergie solaire caractérisée par le fait tutelle comprend des capteurs solaires (4) contenant chacun un réservoir (15) de linuide générateur de calories conduites, au moyen d'un échangeur thermioue (3), jusqu'à un accumulateur (i) à eau chaude convenablement calorifugé, destiné au stockage de l'énergie calorifioue produite et directement utilisable ou transformée pour les besoins domestiaues et/ou in dustriels 2- Installation suivant la revendication 1, caractérisée par le fait nue les capteurs solaires sont respectivement constitués par un coffre à double paroi (4) - (13) avec une garniture de laine de roche, destinée à supporter le réservoir (15) de forme treks plate. 3- Installation suivant les revendications 1 et 2, caractérisée par le fait aue l'une des faces du capteur (4) est constituée par une double vitre (16 - 17) à grande transparence et exempte de plomb, dans laauelle est réservé un espace d'air. 4- Installation suivant les revendications 1 et 2, caractérisée par le fait cue le réservoir (15) est encastré dans le coffre de facon au'il soit ni en contact avec la double vitre (16 - 17), ni en contact avec le double fond (4 - 13), mais seulement en appui contre un rebord-périphérisue (14) formé dans la paroi interne (13) du coffre. 5- Installation suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que la face supérieure du réservoir (15) est peinte en 'tnoir matez tandis que sa face inférieure et la face interne de la paroi (15) sont enduites de neinture blanche ou réfléchissante. 6- Installation suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que le réservoir (15) est accouplé, par des orifices d'entrée et de sortie, à une tuyauterie aller et retour (20) en forme de serpentin (3) Jouant le rtle d'échangeur thermique. 7- Installation suivant la revendication 5, caractérisée par le fait sue sur le circuit de l'échangeur thermique (3) au réservoir (15) est prévu un circlllateur (7) commandé par une cellule de détection du rayonnement (5) et/ou par un thermostat (6). 8- Installation suivant la revendication 1, caractérisée tar le fait que l'accumulateur (1) est un réservoir rempli d'eau convenablement calorifugé, comportant un accélérateur statioue (19). 9- Installation suivant les revendications 1 et 8, caractérisée par le fait qu'un échangeur (8) situé à la partie haute de l'accumulateur (1) est relié au circuit de chauffage par radiateurs t9). 10- Installation suivant les revendications 1 et 8, caractérisée par le fait au'un ballon échangeur (10) est prévu à la partie haute de l'accumulateur (1) avec une entrée d'eau froide (21) par le bas du réservoir et une sortie d'eau chaude (22) par le haut. 11- Installation suivant les revendications 1 et 9, caractérisée par le fait que l'échangeur (8) est doublé dtun échangeur à résistances (il).