Brevet FR2339143A1 — publié le 19770819

Il est bien connu que le principal obstacle à l'utilisation de la chaleur solaire peur le chauffage des locaux, est le fait que la chaleur solaire se treuve surtout disponible ltété, alors que les besoins du chauffage sont surtout importants l'hiver. Accumuler la chaleur en quantité suffisante exige des volumes d'autant plus importants que 1 'on ne dispose pas de températures élevées, et cette par ticularité fait que les systèmes connus aboutissent à des installations trop conteuses. On peut songer à utiliser le sol lui mbae comme accumulateur de chaleur; malheureusement il est difficile d'en isoler thermiquement un certain volume, et, si l'on se contente de forer un trou, on constate par le calcul que, sur un intervalle de 6 mois, les déperditions de chaleur sont inacceptables. Suivant l'invention, on limite les déperditions de chaleur à une valeur acceptable, en forant non pas un, mais bien plusieurs trous à peu prés réguliè- rement espacés les uns des autres, avec des distances de quelques mètres, de manière à intéresser à eux tous un bloc de terrain de volume suffisant pour accumuler la quantité de chaleur voulue.- Le bloc ainsi délimité est défini au moins approximativement par une longueur L une largeur 1 et une hauteur H. Suivant l'invention, on cherche à rendre la surface de déperdition de chaleur sensiblement minimale. Le calcul montre que ce résultat est obtenu, dune part lorsqu'il n'y a pas trop d'écart entre 1 et L, d'autre part lorsque H est voisin de la moitié de la moyenne entre 1 et L, c'est à dire de (L+l)/4.En fait, la courbe qui donne la surface de déperdition pour un volume donné et pour diverses valeurs de H, est très aplat, et, comme on diminue notablement le cott en diminuant le nombre de trous et en augmentant leur profondeur, comme par ailleurs les premiers mètres des trous sont en terrain peu solide mauvais conducteur de la chaleur1 on a intérêt à prendre une valeur nettement supérieure à (L+l)/4 : on prendra une valeur voisine de (L+l)/2. Les terrains peu profonds sont peu consistants, et risquent de s'ébouler. Suivant l'invention on enfonce un tube jusqu'au terrain solide et on réalise une étanchéité à l'extrémité de ce tube. Suivant l'invention, l'étanchéité est obtenue par un anneau en caoutchouc ou toute autre matière de consistance analogue, serré entre un collet solidaire du tube et une bague elle meme maintenue par un dispositif de vis ou de coins. Les terrains superficiels peuvent etre le siège d'écoulements souterrains d'veau qui risquent de venir refroidir les tubes dont il vient d' & re question. Suivant l'invention, ce phénomène est combattu en remplaçant le tube d'étanchéité par deux tubes concentriques séparés par une matière thermiquement isolante et en mème temps imperméable à l'eau,de manière à conserver sa capacité d'isolation thermique, meme dans l'eau. La chaleur qu'il s'agit d'accumuler est apportée sous forme d'eau chaude que l'on envoie dans les trous creusés dans le sol. Suivant l'invention, le tube qui garnit la partie supérieure de chaque trou, est fermé à son extrémité supérieure, et le dispositif de fermeture reçoit de façon étanche ltextrémité d'un tube d'amenée d'eau chaude, tandis que de façon également étanche, il est traversé par un autre tube grâce auquel l'eau froide remonte du fond du trou. De la sorte il y a circulation et tout le terrain qui entoure le trou se réchauffe peu à peu. Pendant la période de chauffage, on a intéret à utiliser de l'eau aussi chaude que possible, et comme on peut avoir besoin de chauffer par temps ensoleillé, il faut prélever par priorité l'eau en provenance du capteur solaire. A défaut de cette ressource, il faut prélever l'eau dans la partie la plus chaude du trou, c'est à dire, puisque l'eau chaude arrive toujours par le haut, dans cette mème partie haute. Suivant l'invention, ce double résultat est obtenu en prélevant l'eau de chauffage directement sur le tube distributeur dsoù partent les tubes qui aboutissent à la partie supérieure des trous forés dans le sol. Il est important de pouvoir remonter la température du terrain qui sert d'accumulateur de chaleur, de telle manière que, au moins pendant un certain temps au début de chaque hiver, l'eau qui remonte des trous puisse directement servir au chauffage. Suivant l'invention, on obtient ce résultat en prévoyant de capter une quantité de chaleur largement supérieure auxbesoins : de cette façon, malgré la déperdition de chaleur, la température du sous-sol monte d'année en année, et s'équilibre à un niveau d'autant plus élevé que l'excédent de chaleur est plus important. Les capteurs à radiateurs proposés sur le marché sont d'un coût trop élevé pour se prêter au captage d'une énergie largement supérieure aux besoins. Suivant l'invention, on prévoit seulement un toit normal en feuilles métalliques ondulées peintes avec une peinture absorbante, on dispose à quelques centimètres au-dessus une surface transparente ou translucide, et le captage de la chaleur se fait en laissant couler des filets d'eau dans in creux des ondulations. Suivant l'invention, le métal choisi pour les feuilles ondulées est un bon conducteur de la chaleur, l'aluminium par exemple, de manière à se prêter à l'écoulement de la chaleur vers les creux où coulent les filets d'eau. Malgré les dispositions prises, à la fin de l'hiver, et mye bien avant au cours des premières années, la température de l'eau sera insuffisante pour assurer le chauffage. Suivant I'invention, elle sera remontée par une pompe à chaleur qui sera alors automatiquement mise en route par le dispositif de ré gulation. Le temps de fonctionnement de la pompe à chaleur sera d'autant plus long et sa consommation d'autant plus grande que la température de l'eau nécessaire pour le chauffage sera plus élevée. Suivant l'invention, le chauffage sera réalisé, non pas avec des radiateurs, mais bien en utilisant toute la surface des planchers et des plafonds pourvus à cet effet d'un réseau serré de tubes d'eau. Cette disposition n'exclue naturellement pas un appoint par des radiateurs ou des convecteurs. Suivant l'invention, l'eau chaude sanitaire sera obtenue par un échangeur lui mime branché par priorité sur l'échangeur de la pompe à chaleur. REVENDICATIONS iSystème de chauffage solaire constitué par un capteur à surface absorbante et surface transparente ou translucide produisant de l'eau chaude, un accu mulateur de chaleur et une distribution de chaleur, caractérisé en ce que l'accumulateur de chaleur est constitué par le sol lui meme grâce à des fo rages répartis sur une surface suffisante et d'une profondeur suffisante pour que le volume du sol intéressé suffise à assurer l'accumulation de l'été à l'hiver. 2 Forages destinés à l'accumulation de la chaleur suivant revendication 1, caractérisés en ce que leur profondeur est veisine de la dimension horizon tale moyenne de la surface qui contient tous les forages. 3 Extrémités supérieures de forages suivant revendications 1 et 2 caractéri sées en ce que toute leur partie peu solide est garnie intérieurement d'un tube muni à la partie inférieure d'un système qui vient faire étanchéité avec la partie supérieure de la zone où le sol est suffisamment solide pour être étanche par lui même. 4 Système de tubage suivant revendication 3, utilisable lorsque le terrain peu consistant de la partie supérieure est le siège d'écoulement d'eau, caractérisé en ce que le tube Est dédoublé eh deux épaisseurs concentriques, séparées par un isolant thermique qui reste isolant dans liteau. 5 Partie supérieure de système de tubage suivant revendications 3 et 4 carac térisée en ce qutil s'y trouve un raccordement étanche pour le tube d'arri vée ou de départ d'eau chaude, et une traversée étanche pour le tube de faible diamètre qui sert à prélever l'eau froide au fond du forage, ou à la ramener au fond de ce forage lorsqu'elle a servi au chauffage. 6 Système de chauffage à accumulation suivant revendication 1 caractérisé en ce que on prévoit un capteur de chaleur solaire largement surabondant de manière à remonter progressivement d'année en annCe la température de la zone intéressée par l'accumulation de chaleur. 7 capteur à surface absorbante et surface transparente ou translucide suivant revendication 1, caractérisé en ce que la surface absorbante est ondulée pour se prêter à l'écoulement de filets d'eau, et se trouve réalisée en métal bon conducteur de la chaleur tel que l'aluminium, pour se prêter à l'écoule ment de la chaleur depuis les parties en relief des ondulations jusqu'aux filets de liquide qui coulent dans les creux. 8 Système de chauffage solaire à accumulation suivant revendication 1 carac térisé en ce que, lorsque la température de l'eau en provenance de l'accu mulateur est insuffisante pour assurer le chauffage, elle est remontée jus qutau niveau voulu par une pompe à chaleur. 9 Système de distribution de chaleur suivant revendication 1 caractérisé en ce que la température de l'eau nécessaire au chauffage est abaissée au maximum en utilisant pour le chauffage la totalité ou la quasi totalité des surfaces de plancher et de plafond disponibles dans les locaux qu'il s'agit de chauf fer. 10 Système de distribution de chaleur suivant revendications 1 et 8 caractéri sé en ce que lteau chaude sanitaire est obtenue par la pompe à chaleur qui, aux moments voulus, débite par priorité dans l'échangeur correspondant.