Brevet FR2406164A1 — publié le 19790511

DESCRIPTION La présente invention concerne les capteurs d'énergie solaire utilisant un fluide liquide caloporteur et le système de stockage de l'énergie produite. Dans les dispositifs connus de ce genre d'appareil l'eau est chauffée entre 2 plaques planes ou à l'intérieur des tubes diversement disposés sur la surface du capteur. Dans cette dernière solution l'utilisation digne spirale jointive donne la plus grande surface possible, inscrite à 11 intérieur du capteur, mais abandonne une surface de 21,5% de la surface soumise au flux solaire ( pour lm2 ), ce qui conduit à un moindre rendement. D'autre part, aucun capteur ne présente actuellement un dispositif permettant de l'utiliser comme toiture étanche en remplacement des tuiles, ardoises ou autres systèmes de couverture. Enfin les divers systèmes de stockage de 1 t eu chaude pro- duite ne permettent pas d'emmagasiner l'énergie solaire en fin d'ensoleillement journalier, ce qui est une perte supplémentaire. Les dispositifs suivant ltinvention évitent ces inconvé nients parce que : 10 - Le tube continu entre l'entrée froide et la sortie de l'eau chaude est réparti sur 95% au moins de la surface du capteur. La partie non couverte est donc de 5% seulement, parce que les tubes ne peuvent être cintrés avec un rayon plus petit que celui admis par le métal du tube et par son diamètre. 20 - Le coffre du capteur comporte 2 bavettes latérales qui se superposent l'une sur l'autre comme le font les tuiles ou ardoises. 30 - Il est prévu 2 bacs de stockage, l'un plus petit que l'autre, déterminés en fonction du débit horaire du ou des cap teurs et de l'utilisation prévue pour l'eau chaude. Le premier bac est chauffé par le ( ou les ) capteurs et le deuxième bac stocke l'eau chaude à une température supérieure à celle de l'eau que le ( ou les ) capteurs peuvent donner en fin d'ensoleillement. Il y a donc une plus grande récupération de lténergie. Les dispositifs faisant l'objet de l'invention sont les suivants A - Corps de chauffe ( fig. 1 ). On utilise, pour bobiner le corps de chauffe, un tube de cuivre recuit ( ou tout autre matériau conducteur de la chaleur ) de très faible épaisseur de paroi ( 3/10 à 4/10 de mm. ) ce qui permet une rapide conduction de la chaleur du tube à l'eau ou tout autre liquide circulant dans le tube. Le diamètre extérieur du tube est le plus petit possible ( 8 à 10 mm. ) mais compatible avec la pression du liquide, la vitesse du liquide dans le tube, donc le débit, la perte de charge qui en résulte et enfin l'entartrage éventuel. Les caractéristiques du tube étant ainsi déterminées en fonction de l'utilisation prévue, on en déduit le rayon de courbure R minimum possible ( fig. 1 ), ce qui conduit à la fabrication des cales X présentant un rayon extérieur R et un rayon intérieur R + D, D étant le diamètre extérieur du tube. La longueur extérieure de cette cale sera mathématiquement de 1,57 R + 2 D. Son épaisseur au centre est uniquement fonction de D, elle est de 0,414 D. On constate sur la figure 1 que le dernier tube enroulé vient plaquer contre le coffre B et ainsi la surface perdue dans les angles est fortement réduite. Au montage, les cales seront donc placées dans les bissectrices des angles du capteur, qu'il soit carré ou rectangulaire, et permettront d'obtenir le rayon R en faisant simplement tourner le bobinage plan et horizontal sur une table tournant à laids d'un pied central. Les cales seront enlevées quand le bobinage sera terminé. B - Bavettes d'étanchéité t fig. 2 et 3 ) . Les bavettes Y et Z de la figure 2 ont une largeur J de l'ordre de 6 cm. Leurs extrémités sont coupées à 450c ( T et U ) . Leur épaisseur est de l'ordre de 2 à 5 mm. suivant la nature du matériau qui les constitue. Elles sont fixées au coffre par un système quelconque ( F de l figure 3 ) L'assemblage des capteurs est indiqué par la figure 3. Le capteur A étant en place, le capteur G, poussé vers la gauche vient se placer contre A. Le capteur C est ensuite descendu vers A et sa bavette Y vient se placer sur la bavette Z de A. Puis le capteur Q est poussé vers la gauche et vient reposer sur la bavette Y de C. Ainsi les parties des bavettes coupées en onglets de 450 ( T et U ) viennent bord à bord. C - Le stockage du liquide chaud est constitué par 2 bacs, E et B de la fig. 4. Le bac E a un volume plus réduit que B. Le bac E présente dans sa partie basse où l'eau est la plus froide, un circuit primaire P de chauffage, en tubes ou autre récipient, recevant liteau chaude des capteurs C. Daux sondes lectri- ques S et T sont placées, l'une T sur l'enroulement d'un capteur pilote, s'il y a plusieurs capteurs, et l'autre S dans le bas du bac E. Un circulateur électrique K est placé sur le retour froid du fluide chauffant. Un régulateur électrique différentiel R ccmmande la mise en marche de K dès que la température en S est inférieure à T. Dès que le primaire P chauffe, par l'apport solaire, l'eau chaude monts par convection dans le haut de E. Donc, progressivement, l'eau sera dans E à la température la plus élevée donnée par les capteurs. On est sûr ainsi d'absorber lténergie totale fournie par le capteur. L'entrée d'eau froide dans E se fait par le bas et la sortie chaude par le haut. On peut fabriquer un fond amovible comportant les éléments circuit primaire P, sonde S, arrivée d'eau froide W et départ chaud V. La partie basse est ainsi facilement démontable pour réparations sans desceller le bac du mur où il est fixé. Le bac B, plus gros que E, comporte à sa partie basse un système amovible identique à celui de E, mais comportant seulement l'arrivée d'veau chaude D, le départ d'eau chaude F, la résistance électrique de secours G et un thermostat réglable H. On peut donc facilement démonter cette partie basse pour réparations. Supposons pour comprendre le fonctionnement et ltavantage du système, que B soit plein d'veau ou de liquide à la température Tb. Si on prélève une quantité d'eau chaude en F, ce prélève- ment est aussit8t compensé par l'eau chaude venant de V en D. I1 entrera, dès lors, de l'eau froide en E venant de W, à la temp6- rature Tf Comme Tf est inférieure à Te ( température dans E ), la sonde va transmettre cette information à R et comme la température T e du capteur est supérieure à Tf, l'accélérateur K va fonctionner jusqu'à ce qu'on ait l'égalité T e = Tf . Meme si leau chaude ainsi obtenue a tendance à s'accumuler dans le haut de E, les cap teurs fourniront de la chaleur jusqutà ce que le fond de E soit à la température Te .Le bac E est donc plein à la température Te Si l'on prélève de l'eau en F, du bac 2, elle sera chaude, et cette eau sera remplacée dans B par la même quantité venant de E. Or, il est possible que la température T e soit supérieure à celle de Tb . Cela nta aucune importance. Bien au contraire liteau de E viendra réchauffer celle de B. On peut compléter le système par le circuit indiqué en pointillé sur la fig. 4. N est un robinet de puisage et L est un anti-retour. Si l'on désire conserver le stock de B à une certaine température on peut ouvrir le robinet N qui prélèvera dans E, l'antiretour L interdisant tout retour de D vers N. Le bac E se comportera alors comme si le prélèvement avait été effectué en F sur le bac B. L'ensemble de ces dispositions, objet de l'invention, peut être utilisé pour le chauffage de tous liquides en utilisant au maximum le flux solaire sur la surface de captage et le maximum de la chaleur solaire grâce aux dispositions particulières des bacs E et B, à la position des surfaces de chauffe et au système de contre en zone froide dans le bac chauffant. REVENDICATIONS Dispositif d'étanchéité en toiture des capteurs solaires, par bavettes latérales; de constitution du corps de chauffe en tubes par bobinage à grande surface à l'aide de cales spéciales et système de stockage à 2 bacs inégaux avec partie chauffante basse pour les 2 bacs et contrôle différentiel optimum des températures par sonde basse dans le bac chauffant.