Brevet FR2444234A1 — publié le 19800711

La présente invention a trait à l'utilisation du rayonnnement solaire pour le chauffage des locaux et elle a pour objet une installation perfectionnée susceptible d'assurer, dans des conditions optimales de rendement et de simplicité de construction, le conditionnement thermique d'une habitation et la production d'eau chaude sanitaire. L'installation suivant l'invention est principalement remarquable en ce que le liquide caloporteur échauffé dans les capteurs solaires usuels circule dans un réservoir de stockage constitué par une série de serpentins enterrés dans le sol de façon à se trouver isolés de l'ambiance extérieure, la masse de stockage ainsi formée étant surmontée par un second réservoir indépendant du précédent et propre à limiter les déperditions de chaleur de celui-ci. Conformément à un mode de mise en oeuvre préféré de la disposition qui précède, les serpentins qui constituent chacun des deux réservoirs de stockage sont disposés à l'intérieur d'une enveloppe en matière synthétique qui détermine un volume pratiquement étanche à hygrométrie contrôlée. Bien entendu le fluide qui circule dans ces réservoirs est commandé par des vannes placées sous la dépendance de sondes qui détectent la température dans chaque stockage et la température au niveau des capteurs solaires de manière à ce que ceux-ci soient sélectivement raccordés auxdits réservoirs lorsque le fluide correspondant peut etre soumis à un échauffement. D'autres caractéristiques remarquables de l'installation suivant l'invention, relatives notamment au schéma général et à l'agencement du réservoir primaire, ressortiront de la description qui va suivre en référence au dessin annexé, lequel dessin, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer Fig. 1 montre l'agencement général d'une installation de chauffage solaire suivant l'invention. Fig. 2 est une coupe transversale schématique des deux réservoirs de stockage de cette installation. Fig. 3 montre le schéma de celle-ci. En fig. 1 la référence 1 désigne l'un d'une série de capteurs solaires disposés à l'intérieur de la toiture comme représenté, ou à l'extérieur de celle-ci lorsque des impératifs esthétiques ne s'y opposent pas. Ces capteurs 1 sont reliés par une canalisation 2 à un dispositif central 3 auquel aboutit également une canalisation 4 raccordée à deux serpentins de récupération 5 et 6 ; le premier est installé dans le foyer ou le conduit de fumées d'une cheminée à feu ouvert ou d'une cuisinière à bois ou charbon, tandis que le second est associé à un barbecue extérieur ou similaire. Du dispositif central 3 partent une série de canalisations dont les unes sont reliées à un réservoir de stockage primaire 7, les autres à un réservoir de stockage secondaire 8, le second étant disposé au-dessus du premier. Le dispositif central 3 assure l'alimentation d'une part d'un ballon 9 pour la production d'eau chaude sanitaire, d'autre part d'une batterie de chauffagé 10 reliée à des aérothermes ou radiateurs tels que 11, destinés au conditionnement des locaux envisagés. Fig. 2 illustre l'agencement des deux réservoirs de stockage, enterrés dans le sol à proximité immédiate du local ou même audessous de celui-ci lorsque l'installation est réalisée lors de la construction dudit local. Le réservoir de stockage primaire 7 est constitué par des nappes superposées de tuyaux souples en caoutchouc ou matière synthétique, chacune de ces nappes formant une sorte de serpentin ; ces serpentins ou nappes sont séparés les uns des autres par une épaisseur appropriée de terre mélangée à du gravier et l'ensemble est disposé à l'intérieur d'une enveloppe pratiquement étanche, référencée 12. I1 va de soi que le nombre des nappes et la longueur totale des serpentins peuvent varier dans une large mesure, en fonction des conditions climatiques et du volume des locaux à chauffer ; on a évidemment intérêt à obtenir la plus grande capacité possible de manière à disposer pendant la période froide d'une réserve de calories très importante. Dans l'enveloppe 12 sont également logées deux sondes hygrome- triques 13 disposées à des emplacements éloignés l'un de l'autre. Ces sondes 13 commandent des vannes reliées d'une part à une alimentation en eau, d'autre part à des tubes perforés d'arrosage 14 engagés à l'intérieur de drains 15 prévus à la partie supérieure du réservoir 7. Celui-ci renferme encore des sondes de température 16 pour la commande de la circulation du fluide caloporteur dans l'ensemble formé par les capteurs 1 et le réservoir de stockage primaire 7. Le réservoir de stockage secondaire 8, de volume total plus réduit, est lui-même formé par des nappes ou serpentins de tuyaux souples, enfermés à l'intérieur d'une enveloppe étanche 17 équipée d'une sonde de température 18 pour la commande de la circulation du fluide caloporteur dans ledit réservoir. On notera que ce reser- voir secondaire 8 déborde latéralement le réservoir primaire 7 afin d'améliorer l'effet d'isolation thermique ; sa profondeur dans le sol varie en fonction des conditions climatiques. Fig. 3 fait bien comprendre le branchement des différents ap pareillages de l'installation. Sur l'une des deux canalisations 2 et 2' associées aux capteurs 1 sont montées d'une part une vanne 19 du type à trois voies, propre à assurer lorsque désire le raccordement des serpentins de récupération 5 et 6, et d'autre part une électro-pompe de circulation 20. Une vanne trois voies 21 permet de faire sélectivement circuler le fluide caloporteur dans le réservoir primaire 7 ou dans le réservoir secondaire 8.D'une manière générale la circulation s'effectue dans le réservoir 7 pendant les saisons à ensoleillement maximal et toutes les fois que la température détectée par les sondes 16 est inférieure à celle dé tectée par une sonde 22 placée au niveau des capteurs 1 ; on obtient ainsi l'échauffement progressif du liquide caloporteur qui au début de l'hiver peut donc présenter une température relativement élevée. Par contre le fluide caloporteur traverse le réservoir secondaire 8 en hiver et lorsque la température détectée par la sonde 18, laquelle est réglée à un seuil inférieur à celui des sondes 16, est supérieure à celle détectée par la sonde 22 précitée. La vanne 21 assure en outre l'alimentation des appareils d'utilisation, c'est-à-dire du ballon 9 et de la batterie de chauffage 10. Une électro-pompe de circulation 23 permet le fonctionnement des appareils précites en tirant directement parti du fluide caloporteur du réservoir de stockage primaire 7 qui les traverse. Lorsqu'à la fin de la période de chauffage la température de ce fluide dans le réservoir 7 est trop basse pour assurer le fonctionnement correct des appareils 9 et 10, l'on a recours à une pompe à chaleur 24 alimentée moyennant mise en marche d'une électro-pompe 25 et manoeuvre de deux vannes trois voies référencées 26. I1 va de soi que la mise en action des vannes 19, 21 et 26, ainsi que l'excitation des électro-pompes 20, 23 et 25, sont susceptibles d'être assurées de manière automatique par un cerveau électronique placé sous la dépendance des sondes 16, 18 et 22, ainsi que sous celle d'autres sondes agencées pour détecter la tempéra- ture extérieure et la température intérieure des locaux. En tout état de cause les essais ont démontré que l'installation suivant l'invention était propre à assurer à elle seule le chauffage com plet d'un local et la production d'eau chaude tout au long de la période froide, et ce même dans des conditions climatiques très sévères ; l'économie d'énergie est considerable (de l'ordre de 75%) si bien que l'augmentation ce coût impliquée par rapport à une installation classique est très rapidement amortie. I1 doit d'ailleurs entre entendu que la description qui précède n'a eté donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. R E V E N D I C A T i O N S 1. Installation de chauffage utilisant comme source d'énergie le rayonnement solaire, du genre comprenant au moins un capteur solaire pour l'échauffement d'un liquide caloporteur destiné à assurer le fonctionnement des appareils d'utilisation (batterie de chauffe et ballon de production d'eau sanitaire), caractérisée en ce que le liquide caloporteur circule dans un réservoir de stockage constitué par une série de serpentins enterrés dans le sol de façon à se trouver isolés de l'ambiance extérieure, la masse de stockage ainsi formée étant surrrtontée par un second réservoir indépendant du précédent et propre à limiter les déperditions de chaleur de célui-ci. 2. Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les serpentins de chacun des réservoirs sont constitués par des nappes de tuyau souple séparées les unes des autres par des couches de terre, l'ensemble étant disposé à l'intérieur d'une enveloppe étanche en matière synthétique. 3. Installation suivant la revendication 2, caractérisée en ce qu'à l'intérieur de l'enveloppe du réservoir primaire inférieur sont logés des moyens pour contrôler l'hygrométrie et rectifier celle-ci lorsque désiré par apport d'eau. 4. Installation suivant la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens de contrôle sont constitués par des sondes hygrométriques pour l'actionnement d'électro-varnes montées sur une alimentation en eau, ces vannes étant raccordées à des canalisations perforées mélées aux serpentins supérieurs du réservoir primaire. 5. Installation suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que l'enveloppe de chaque réservoir renferme au moins une sonde de température pour la commande d'une élec to-pompe de circulation montée sur la canalisation reliant le capteur auxdits réservoirs, la liaison sélective de ceux-ci avec ladite canalisation étant opérée à l'aide d'une vanne du type trois voies. 6. Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le réservoir primaire est susceptible d'alimenter les appareils d'utilisation soit de manière directe lorsque la température du fluide caloporteur stocké est suffisante, soit à travers une pompe à chaleur dans le cas contraire. 7. Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que sur la canalisation reliant le capteur aux réservoirs peut être branchée une dérivation aboutissant à au moins un serpentin de récupération disposé dans le foyer ou le conduit de fumées d'un appareil de chauffage au bois ou à charbon (cheminée à feu ouvert, barbecue, cuisinière, etc...).