Brevet FR2332507A1 — publié le 19770617

La présente invention se rapporte à une installation pour agir sur la température de l'eau dans des piscines en utilisant 11 énergie solaire. Pour répondre aux exigences de confort accrues, on chauffe de plus en plus l'eau dans des piscines publiques ou privées. Toutefois, par suite de l'enchérissement des combustibles fossiles et de l'énergie électrique ainsi que des frais d'investissement et de fonctionnement élevés pour les installations de chauffage associées, on peut noter une réserve certaine au suet de l'équipement de piscines existantes ou nouvelles avec des installations de chauffage. le rayonnement solaire s'offre, en tant que source d'énergie peu conteuse, librement accessible à tout le monde, pour chauffer l'eau de piscines et on a déjà cherché à utiliser énergie solaire pour chauffer l'eau au moyen de collecteurs solaires installés à distance du bord du bassin de la piscine. le brevet E.U.A. nO 3.815.574 décrit une telle installation, dans laquelle l'eau du bassin est pompée, en cas de besoin, vers un système collecteur de chaleur exposé au rayonnement solaire et est, après chauffage, ramenée dans le bassin.La demande de brevet R.F0A. publiée nO 2.402.999 décrit d'une manière générale une installation pour itexploitation de l'énergie solaire, dont l'utilisation en tant que installation de chauffage de bassin de piscine est concevable sans diffi culté. Toutes les tentatives connues jusqu'à présent visant à résoudre le problème du chauffage de l'eau de piscines par de 11 énergie solaire impliquent l'utilisation de systèmes cob- teux de tuyauteries, Domptes, vannes et filtres et exigent des frais d'entretien élevés, sans parler du manque de fiabilité de telles installations (risques de panne).A cela s'ajoute que par suite de l'utilisation de systèmes de canalisations rigides, de pompes, etc., les collecteurs solaires ne peuvent pas Etre réglés de façon continue de manière à présente l'angle optimal avec la direction d'incidence momentanée du rayonnement solaire, ou ne peuvent litre qu'après le montage de dispositifs de poursuite, Sans dispositifs de poursuite, le rendement total de telles installations se trouve considérablement abaissé. En outre, pendant la nuit ou pendant des journées franches, l'eau déjà chauffée cède librement sa chaleur à l'air ambiant à moins que l'on ne prévoie une isolation thermique supplémentaire par exemple en recouvrant la piscine à l'aide de banches ou de façon analogue. Le but de la présente invention est de créer une installation peu conteuse, n'exigeant pas de canalisations, pompes, filtres et éléments analogues, pour l'utilisation de l'é- nergie solaire, cette installation pouvant servir à la fois pour chauffer l'eau et, sans modification de construction , à l'isolation thermique. Ce but est atteint, selon l'invention, par le fait qu'un collecteur de chaleur fermé de tous les c8tés, exposé au rayonnement solaire et renfermant un fluide de transport de chaleur ou caloporteur enveloppe étroitement une plaque de support en un matériau isolantthermique, insensible à l'eau , dans le sens de la longueur sur le c8té avant et le côté ar rière et sur un c8té frontal et est réalisé, sur le c8té frontal opposé, sous la forme d'une boucle de chauffage s'étendant au-delà du bord frontal et plongeant dans l'eau du bassin, et par le fait que l'installation est flottante pour pouvoir servir d'isolation thermique pour la surface de l'eau. Afin que le collecteur de chaleur puisse, d'une part, être fabriqué bon marché et, d'autre part, assumer pleinement sq fonction en tant qu'absorbeur de chaleur et titre aisément rempli de caloporteur et purgé, il est prévu, suivant un autre mode de réalisation de l'invention, que le collecteur de chaleur est constitué par une bande en feuille à double paroi, pourvue d'éléments d'espacement, dont au moins une surface tournée vers le soleil est colorée en noirs et par le fait que la bande en feuille présente, sur le cté tourné vers la boucle de chauffage, une ouverture de remplissage et de purge susceptible d'entre obturée à l'aide d'un bouchon. Pour le cas ù il n'existe pas d'espace sur le bord du bassin en vue du montage de l'installation et qu'il est donc nécessaire a'introduire l'installation dans le bassin lui-mtmes il est prévu, suivant un autre mode de réalisation de l'invention que le collecteur de chaleur comporte, à l'extrémité inférieure de sa section servant de boucle de chauffage, un cone- poids pour dresser l'installation dans l'eau et, à l'extremité opposée de l'installation, un dispositif pour la fixation d'une channe permettant de régler l'angle d'inclinaison. Tandis que dans le cas de bassins en saillie, c'està-dire posés suer le sol, -auquel cas l'installation est posée sur le bord du bassin, une isolation de la partie du collecteur de chaleur s1 étendant sur le c8té.arrière de la plaque de support peut étre superflue, il est prévu, suivant un autre mode de re- alisation de l'invention, pour le montage de l'installation sur le bord de bassins encastrés, en vue de l1augmentation du rendement, que la plaque de support enveloppée par le collecteur de chaleur soit suivie, selon le mode de construction dit en "sandwich" , d'une plaque supplémentaire en un matériau flottant, isolant thermique, de sorte que l'installation comprend, en section transversale, dans l'ordure la partie absorbant l'énergie du collecteur de chaleur, la plaque de support, la boucle de retour du collecteur de chaleur et la plaque isolante. Il est possible d'agir d1une manière simple sur le diamètre de la partie du collecteur de chaleur dépassant, en tant que boucle de chauffage, librement l'une des extrémités de la plaque de support, par le fait que la plaque isolante est décalée d'une certaine valeur par rapport à la partie du collecteur de chaleur opposée à la boucle de chauffage etpar le fait que le diamètre maximal possible de la boucle de chauffage est déterminé par la distance de l'extrémité de la plaque de support tournée vers la boucle de chauffage à l'extrémité correspondante de la plaque isolante en ce sens que la boucle de chauffage s'étend librement depuis l'extrémité de la plaque isolante vers l'extrémité de la plaque de support. Selon 1' étendue de la surface du bassin, il est-uni- quement nécessaire d'utiliser soit une seule installation, soit une addition de plusieurs installations du type conforme à l'invention, c'est-à-dlre qu'il suffît de placer côte à cote plusieurs installations, le recouvrement pratiquement complet de la surface de l'eau étant obtenu par le fait que la forme extérieure de l'installation correspond sensiblement à celle de la surface de l'eau du bassin, ou bien, lors de l'utilisation de plusieurs installations, que la forme de l'ensemble des installations correspond à la forme de la surface de 11 eau du bassin. L'invention présente une série d'avantages. Par la structure simple et l'utilisation de matériaux peu comateux I mais néanmoins efficaces, on obtient une installation de bon rendement et en m8me temps de fabrication simple et peu cot- teuse, dont la manipulation est aisée grâce à son poids réduit. À l'aide de cette installations on peut à la fois, d'une manière très simple, utiliser l'énergie solaire pour chauffer l'eau du bassin et procéder à une isolation thermique de l'eau pendant la nuit ou les journées froides. Pendant les saisons où l'installation n'est pas utilisée, cette dernière peut être facilement rangée dans un ga- rage ou un local analogue, gracie à son poids réduit et à son faible encombrement. En se référant au dessin annexé, on va décrire ciaprès plus en détail quatre exemples de réalisation de l'objet de l'invention ; sur ce dessin la figure 1 est une coupe transversale d'une installation avec plaque isolante la figure la est une coupe transversale d'un collecteur de chaleur les figures 2 et 2a représentent une installation pour des bassins en saillie, utilisée en tant que chauffage solaire et isolation thermique les figures 3 et 3a représentent une installation pour des bassins encastrés , utilisée en tant que chauffage solaire et isolation thermique les figures 4 et 4a représentent une installation à autoredressement, utilisée en tant que chauffage solaire et isolation thermique. Selon la figure 1 un collecteur de chaleur 10 entoure une plaque de support 12. Le collecteur de chaleur 10 peut être relié rigidement à la plaque de support 12 par collage ou, comme dans l'exemple de réalisation représenté, par des bandes de serrage 40. L'exemple représenté concerne un mode de réalisation avec une plaque isolante supplémentaire 36, laquelle est décalée d'une valeur 44 par rapport à la plaque de support 12. La boucle de chauffage 17 du collecteur de chaleur 10 passe librement de l'extrémité 38 de la plaque 36 à l'extrémité 16 de la plaque 12, La surface 32 du collecteur de chaleur tournée vers le rayonnement solaire 2 est teintée en noir mat en vue d'une meilleure absorption de la lumière solaire, cela au moins depuis l'extrémité 16 de la plaque de support 12 jusqu'au bouchon 33. A l'extrémité 15 de la plaque de support 12 se trouve un bouchon 33 relié au collecteur de chaleur 10 . Le bouchon 33 sert à refaire le plein de caloporteur 11 par l'ouverture 39, en cas de besoin, ou à pernettre la purge du collecteur de chaleur 10. Comme le montre la figure la le collecteur de chaleur 10 se compose de deux bandes da feuille 30 allongées, en une matière plastique telle que le polyéthylène, lesdites feuilles étant pourvues de boutons d'espacement 31 formés par emboutissage à l'état thermoplastique. Les bandes de feuille 30 sont soudées entre elles sur tous les cotés à l'état thermoplastiques ce qui procure un système fermé accessible par l'ouverture 39 ou le bouchon 33, système qui peut Qtre rempli aisément de caloporteur 11. Le caloporteur peut être de préférence de l'eau bouillie, le cas échéant additionnée d'un produit antigel. Le principe de fonctionnement de l'installations qui est le mEme pour tous les exemples de réalisation des figures 2 à 4 est décrit ci-après. La lumière solaire 2 tombe sous un angle a par rapport à la surface 41 de la terre. htinstallation 1 est montée en étant inclinée de ce même angle a par rapport à la surface 41 de la terre. La partie du collecteur de chaleur 10 servant de boucle de chauffage 17 pend librement dans l'eau 42 du bassin 50 . Par suite de la surface 32 noire mate du collecteur de chaleur 10, la lumière solaire 2 directe et diffuse est absorbée à raison de plus de 90 C à la surface 32 et une grande partie de l'énergie dégagée est cédée en tant que chaleur au caloporteur 1l se trouvant derrière la feuille 32. L'énergie résiduelle s'échappe sous forme de rayonnement infrarouge dans l'espace environnant et est perdue.Par suite du chauffage décrit et de l'inclinaison de l'installation 1, le caloporteur ll se trouvant entre les feuilles 30 subit un effet ascensionnel et commence à circuler . Le caloporteur atteint sa température maximale, dont la valeur typique est comprise entre 40 et 500C, au bord supérieur 15 du circuit et s' écoule ensuite dans la partie 17 ou boucle de chauffage qui pend dans l'eau 42 du bassin Le caloporteur 11 en circulation cède ici, au cours de son eco-iem ment vers le bas, sa chaleur à l'eau 42 du bassin, ce qui produit une impulsion supplémentaire de circulation. le caloporteur ll monte ensuite entre les feuilles 30 vers la surface d'absorption 32 où la circulation en circuitfermé recommence.Une valeur ty- pe de puissance de chauffage à midis sous un ciel sans nuages, est de 500 W par m2 de surface absorbantes ctest-à-dire que pendant une journée ensoleillée, un m2 de surface absorbante 32 fournit à l'eau 42 du bassin une énergie thermique comprise entre 2 et 3 kWh. La circulation décrite démarre d'elle-meme et est auto- régulatrice. Une plus forte irradiation solaire 2 accroît le gradient de température de chauffage du caloporteur, de sorte que la vitesse de circulation du caloporteur ll augmente et que, par conséquent, le gradient de température de chauffage se trouve de nouveau limité.Un effet secondaire avantageux consiste en outre dans l'augmentation automatique de la vitesse de circulation en cas de montage plus raide de l'installation, en relation avec la positicn plus basse du soleil pendant les demi-saisons au cours desquelles l'utilisation intense du rayonnement solaire disponible s'avère particulièrement nécessaire. lors de l'arrêt du rayonnement solaire 2, la circulation du caloporteur s'arrête automatiquement tant que la température de l'air ambiant est égale ou supérieure à celle de l'eau 42 du bassin. Ce n'est qu'à des températures de l'air situées à quelques degrés C en dessous de la température du bassin et sous l'effet d'un vent de force notable que la circulation du caloporteur s'inverserait-et que l'eau de refroidissement se trouverait refroidie. Dans de telles conditions météorologiques, une isolation thermique de la surface du bain serait de toute façon nécessaire. Pour servir d'isolation thermique, l'installation 1 est posée sur la surface 43 de l'eau du bassin 50 Par suite de la mousse de matière plastique, à pores fermés, de poids spécifique faible, à partir de laquelle sont fabriquées aussi bien la plaque de support 12 que la plaque isolante 36, l'installation 1 flotte sur l'eau. Le circuit fermé de caloporteur ne peut se vider dans aucune direction dans cette position du fait qu'il n'existe pas de différence de hauteur pour le caloporteur en cours de chauffage ou de refroidissemenT7 Les plaques 72 et 36 emptchent ^omme les les isolations thermiques usuelles, un refroidissement rapide de liteau 42 et réduisent l'évaporation de l'eau.Pour une différence de température de 20 E entre l'eau 42 du bassin et l'air ambiant, les pertes de chaleur s'élèvent ainsi, mQme sous un vent considérable1 à moins de 40 W par m2 de surface d'isolation. Selon la figure 2, l'installation est posée sur le bord 22 d'un bassin 50 en saillie. Pour ce mode d'utilisation, la plaque isolante 36 peut étre supprimée du fait que le caloporteur chauffé pénètre déjà à l'extrémité 15 dans 11 eau 42 du bassin. Un anneau 18 sert à accrocher l'installation au bord 22 du bassin ou à la fixation d'un organe d'appui 19, commA représenté sur la figure 3, ou encore à l'accrochage d'une chat- ne de réglage 35 visible sur la figure 4. La figure 2a montre comment l'installation 1 peut être utilisée d'une manière simple et efficace en vue de l'i- solation thermique de liteau 42 du bassin, l'installation étant posée sur la surface 43 de l'eau. Lors de l'utilisation selon la figure 3 de l'installation 1 pour des bassins encastrés, il est avantageux de disposer d'une plaque isolante 36 du-fait que le caloporteur chauffé doit d'abord s'écouler sur le c8té arrière de la plaque de support 12 avant de parvenir dans la boacle de chauffage 17. Par suite de son faible poids, il est suffisant que l'installation soit fixée à un organe d'appui 19. Des endommagements par le vent sont pratiquement exclus par suite du mode de fixation. En vue de l'isolation thermique, il suffit de retirer l'installation 1 de l'organe d'appui 19 et de la poser sur la surface 43 de liteau. Selon la figure 4 l'installation 1 peut gtre également placée directement. dans l'eau 42 du bassin. À cet effet, il est nécessaire de prévoir un poids 34 à l'extrémité inférieure du collecteur de chaleur 10, clest-à-dire dans la boucle de chauffage 17, et de fixer à l'extrémité opposée 15 de l'installation 1 un dispositif 18 pour l'accrochage d'une chaîne de réglage 35. Lorsque l'installation 1 est utilisée pour l'isola- tion thermique1 on pose, selon la figure 4a, pour compenser l'effet du contre-poids 34, simplement un poids supplémentaire 36 à l'autre extrémité de la plaque de support. R E V E N D I C A T I O N S 1. Installation pour agir sur la température ce lSeau dans des piscines en utilisant l'énergie solaire, cara- -terlsee par le fait qu'un collecteur de chaleur (10) perme de tous les cotés, exposé au rayonnement solaire (2) et renter- mant un caloporteur (11), enveloppe étroitement une plaque de support (12) en un matériau isolant thermique et insensible G l'eau, dans le sens de la longueur sur le côté avant et le côté arrière et sur un côté frontal1 en étant réalisé sur le c8té frontal opposé sous la forme d'une boucle de chauffage (17), s'étendant au-delà du bord frontal et plongeant dans l'eau, et par le fait que l'installation (1) est flottante en vue ue- lR-soZation thermique de la surface de l'eau. 2. Installation suivant la revendication 1 caractérisée par le fait que le collecteur de chaleur (10) est constitué par une bande en feuille (30) à double paroi, pourvue d'éléments d'espacement (31), fermée de tous les c8tés, bande dont au moins une surface (32) tournée vers le soleil est colorée en noir et par le fait que la bande en feuille (30) présente, sur le c8té (15) opposé à la boucle de chauffage (17), une ouverture de remplissage et de purge (39) susceptible d'8tre obturée à plaide d'un bouchon (33). 3. Installation suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que le collecteur de chaleur (10) comporte à l'extrémité inférieure de sa section servant de boucle de chauffage (17), un contre-poids (34) pour dresser l'instal- lation(l)dans l'eau (42) du bassin et, à l'extrémité opposée (15), un dispositif (18) pour la fixation d'une channe (35) permettant le réglage de l'angle d'inclinaison (o'). 4. installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que la plaque da support (12) enveloppée par le collecteur de chaleur (10) est suivie selon le mode de construction dit en t'sandwichtt d'une plaque supplémentaire (36) en un matériau isolant thermique et insensible à l'eau, de telle manière que, en section transver- saleZ l'installation comprend, dans l'ordre, une partie (32) absorbant l'énergie du collecteur de chaleur (10), une plaqu' de support (12), une boucle de retour (37) du collecteur ae chaleur (10) et une plaque isolante (36) ,~ Installation suivant la revendication @@@@@@ par le fait que la plaque isolante (36) est décalée d'une valeur déterminée (44) par rapport à la partie II, collecteur de chaleur (10) opposée à la boucle de rage (17) et que le plus grand diamètre possible (44) e a boucle de chauffage (17) est déterminé par la distance de l'extrémité (16) de la plaque de support (12) tournée vers le boucle de chauffage (17) à l'extrémité correspondante (18) de la plaque isolante (36) en ce sens que la boucle de chauffage (17) s'étend librement depuis l'extrémité (38) de la plaque isolante (36) vers l'extrémité (16) de la plaque de support $12) 6. Installation suivant l'une quelconque des rece- citations 1 à 4, caractérisée par le fait que la forme extérie re de l'installation (1) correspond sensiblement à celle de le surface (43) de l'eau du bassin (50) ou, en cas d'utilisation de plusieurs installations, la forme de l'ensemble des installations (1) correspond à la forme de la surface (43) de l'eau du bassin (50)