Brevet FR2456918A1 — publié le 19801212

a présente invention a pour objet un chauffer eau solaire 3 capteurs de typos caloduc. On connait les capteurs solaires de type caloduc. Comme on le sat, dc tels capteurs comportent une plaque, généralement plane, appelée absorheur. Cette plaque captas l'énergie du rayonnement solaire, est accolee à Lin tube de chaleur dit caloduc. Ce calodu se présente sous la forme d'un recipient allongé, contenant un fluide vaporisable dans les conditions d'utilisation du capteur solaire, dit fluide caloduc, l'une des extrémités de ce récipient étant refroi- die par un dispositif approprié. L'énergie solaire provenant de l'absorbeur est -utilisée pour la vaporisation dudit fluide caloduc. La vapeur ainsi produite se déplace vers l'extrémité refroidie et s'y condense en abandonnant sa chaleur latente de condensation.Cette extrémité ou le fluide caloduc se condense, sera appelée dans la suite du texte "extrémité froide du capteur solaire de type caloduc". On a déjà imagine d'utiliser des capteurs solaires de type caloduc pour chauffer de l'eau. De telles installations se composent d'un certain nombre de capteurs solaires, de type caloduc, d'un réservoir de stockage de l'eau chaude, et d'un circuit intermédiaire parcouru par un fluide caloporteur réalisant un transfert de l'énergie solaire, des capteurs vers l'eau contenue dans le re servoir. de stockage. Un premier échange tiienniqu a 1 eu entre chacun desdits capteurs et le fluide caloporteur, L'énergie absorDee par ledit fluide caloporteur tant ensuite cédée à l'eau à chauffer au cours d'un deuxième échange thermique, généralement réalisé par le passage d2 ce fluide au travers d'un serpentin immergé dans l'eau à réchauffer. La figure I illuJtre un exemple de réalisation d'un chauffe-eau connu de ce type. Le capteur solaire 1, > ce type caloduc, reçoit le rayonnement solaire 2. L'énergie ainsi absorbée vaporise le fluide caloduc, dont la vapeur se dDplace alors vers l'échangeur 3. Le fluide caloporteur circulant dans le circuit inter-- médiaire 4 mu par une pompe électrique 5, penetre en 6 dans l'échangeur 3, dans lequel il absorbe la chaleur latente de condensation du fluide caloduc, puis en ressort en 7. Le circuit intermédiaire pénètre alors dans le réservoir de stockage 8, contenant l'eau 9 à chauffer. La chaleur absorbée par le fluide caloporteur est cédée à l'eau 9 au cours du passage de ce fluide dans le serpentin 10, immergé dans l'eau 9. -L'eau sanitaire chaude, peut alors etre utilisée. La référence 11 indique le départ de la canalisation d'eau chaude. L'eau chaude utilisée est remplacée par une même quantité d'eau froide, amenée par la canalisation 12. On connaît également des chauffe-eau solaires dans lesquels la circulation du fluide caloporteur à l'intérieur du circuit intermédiaire est-assurée, au moins partiellement, par thermosiphon. Le fluide caloporteur circulant alors sous l'effet des échauffements et des refroidissements qu'il subit lors de son parcours, la présence d'une pompe électrique n'est plus nécessaire, ou encore, cette pompe n'est utilisée que lorsque la circulation par thermosiphon est insuffisante. La figure 2 montre un exemple de réalisation d'un chauffe-eau solaire de ce dernier type, le capteur solaire 1'. étant équipé d'une sonde 13, mettant la pompe électrique 5 en marche à partir d'un certain seuil de température. Le chauffe-eau solaire représenté sur la figure 2 comprend un capteur solaire 1', qui n'est pas ici un capteur de type caloduc, dont l'àbsorbeur est constitué par une plaque plane, recevant le rayonnement solaire 2, un circuit intermédiaire 4 réalisant l'échange thermique entre le capteur 1' et la masse d'eau 9 contenue dans le réservoir de stockage B. Le fluide caloporteur, pénètre en 6 dans le capteur 1'w puis s'écoule en une mince pellicule au contact de l'absorbeur, de manière à absorber un maximum de chaleur, puis ressort en 7 du dit capteur. La chaleur ainsi absorbée par le fluide caloporteur est cédée à l'eau 9, lors de son passage au travers du serpentin 10, situé dans le réservoir de stockage 8. En régime normal, la circulation du fluide caloporteur dans le circuit 4 est assurée par thermosiphon. Toutefois, lorsque l'ensoleillement est important, le capteur peut être insuffisamment refroidi et sa température peut s'élever. C'est pourquoi on a placé une sonde de température en 13, au point le plus chaud du capteur solaire 1', qui déclenche le fonctionnement de la pompe électrique 5, à partir d'un certain seuil de température. Les chauffe-eau solaires réalisés selon l'art antérieur, tels que ceux décrits notamment dans les figures 1 et 2 présentent plusieurs inconvénients. En effet, ils nécessitent l'utilisation d'un circuit intermédiaire à l'intérieur duquel circule un fluide caloporteur, afin d'effectuer un échange thermique entre les capteurs solaires et la masse d'eau à chauffer contenue dans le réservoir de stockage. On ne peut pas, en effet, envisager de faire circuler l'eau à chauffer elle-même dans le circuit intermédia ire 4, car, entre autres raisons, il est nécessaire d'y aj-outer un additif afin d'éviter les risques de gel particulièrement en hiver. Des résistances thermiques accrues résultent de ce double échange, et par suite, une diminution du rendement de l'installation. D'autre part, il est bien souvent nécessaire d'a:ssurer une circulation forcée du fluide caloporteur au moyen d'une pompe électrique. Cela nécessite alors une source d'énergie auxiliaire, ce qui accroît le coOt de l'installation et-diminue encore son rendement global. Le chauffe-eau solaire selon la présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients. Ce chauffe-eau solaire, qui utilise au moins un capteur de type caloduc pour le chauffage d'une masse d'eau contenue dans un réservoir de stockage se caractérise en ce que l'extrémité froide dudit capteur caloduc, située à l'intérieur du réservoir de stockage, est immergée dans la masse d'eau à chauffer. Ainsi, tout échangeur intermédiaire est supprimé. L'énergie solaire captée est conduite par effet calo duc vers l'eau à chauffer, à laquelle elle abandonne sa chaleur latente de condensation sans aucun intermédiaire. De plus, aucune pompe de circulation n'est nécessaire, ce qui simplifie l'installation et améliore son rendement. Le chauffe-eau selon la présente invention comporte encore d'autres avantages. Tout d'abord, l'absorbeur du capteur solaire de type caloduc fonctionne à une température voisine de celle de l'eau contenue dans le réservoir de stockage. En effet, comme on le sait un caloduc effectue une transmission de chaleur sous une différence de température extrêmement réduite entre son extrémité chaude et son extrémité froide. De ce fait, le rendement de l'absorbsur est amélioré. D'autre part, le temps de réponse du- caloduc est extrêmement bref, de l'ordre de quelques dizaines de secondes, ce qui est très favorable par temps variable, où la moindre éclaircie provoque un transfert quasi-immédiat de calories vers le réservoir de stockage d'eau chaude. De plus, le caloduc joue le rôle d'une diode thermique. En effet, dans le cas où le capteur solaire serait à une température inférieure à celle de la masse'd'eau chaude contenue dans le réservoir, le fluide caloduc qu'il contient ne pourrait pas s'évaporer, ce qui aurait pour conséquence de bloquer l'échange de chaleur.Ainsi, il ne peut y avoir de transfert de chaleur du réservoir d'eau chaude vers le capteur. il est facile de concevoir que tous les avantages précédemment cités additionnent leurs effets et conduisent à un meilleur rendement du chauffe-eau solaire. D'autre part, comme on le sait, un incident fréquent dans les installations solaires est l'arrêt, pour une cause quelconque, de la circulation du fluide assurant le refroidissement du capteur solaire. Un tel arrêt peut avoir pour conséquence un échauffement du capteur solaire pouvant conduire à sa ruine. Cet inconvénient est supprimé avec le dispositif réalisé selon la présente invention. En effet, la résistance thermique maximum de l'absorbeur vis-à-vis du milieu extérieur est plus faible qu'avec un système classique, meme en l'absence d'eau dans le réservoir de stockage. Donc quelles que soient les circonstances, la température maximum que peut atteindre l'absorbeur sera toujours plus faible que celle qui aurait été atteinte avec un système classique, ce qui augmente la durée de vie du capteur et celle de l'isolation thermique.De plus, dans le cas où l'installation comporte plusieurs capteurs solaires de type caloduc, chaque capteur étant indépendant, si un tube est endommagé, cela n'entraîne pas de répercussion sur le bon fonctionnement de l'ensemble de l'installation. Enfin, on peut noter le fait que chaque tube étant scellé à la fabrication, il n'y a aucune tuyauterie à exécuter au montage. il en résulte une grande simplicité de montage et corrélativement, une diminution des risques de voir apparaitre un défaut d'étanchéité dans l'installation par suite d'un montage défectueux. On peut signaler également, l'élimination des risques de gel, étant donné l'absence d'e-au, ou d'un autre fluide caloporteur circulant dans un circuit tel que 4. De toute manière, la présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description faite de l'exemple de réalisation du chauffe-eau solaire réalisé selon la présente invention, faite en référence aux figures annexées 3 et 4, sur lesquelles on a représenté - sur la figure 3, une vue en coupe d'un chauffeeau solaire selon la présente invention, - sur la figure 4, une vue en coupe du capteur solaire de type caloduc de la figure 3. Sur la figure 3, la référence 1 désigne un capteur solaire de type caloduc. Ce capteur solaire I -se compose d'une plaque 20 accolée à un tube de chaleur dit caloduc 21. L'absorbeur 20 reçoit l'énergie du rayonnement solaire 2 et utilise cette énergie pour la vaporisation d'un fluide dit fluide caloduc, contenu à l'intérieur du caloduc 21. La figure-4 représente une coupe transversale de l'absorbeur 2ü, auquel est accolé le caloduc 21. La vapeur ainsi produite par la vaporisation dudit fluide caloduc se déplace ensuite vers l'extrémite froide 22 du caloduc. Comme on le voit sur la figure 3, cette extrémité froide du caloduc, située à l'intérieur du réservoir de stockage 8, est immergée à l'intérieur de l'eau 9 a > chauffer. Le caloduc 21 est scellé ou monté avec un joint étanche en 23, à la fabrication, sur le réservoir 8. Afin d'éviter les pertes de chialeur, on a prévu une isolation thermique 24 autour du caloduc 21 entre le capteur 1 et l'entrée du caloduc 21 à l'intérieur du réservoir 8. L'eau à chauffer 9 est amenée à l'intérieur du réservoir de stockage par la canalisation 12. L'eau sanitaire chaude, prete à l'utilisation, quitte le réservoir de stockage 8 par la canalisatien 11. Comme on le voit, avec le chauffe-eau représenté sur la figure 3, l'énergie solaire captée échauffe l'eau sans aucun échangeur intermédiaire et sans l'aide d'une pompe de circulation. REVENDICATION Chauffe-eau solaire, du genre de ceux qui comportent au moins un capteur solaire de type caloduc, l'énergie du rayonnement solaire captée par ledit capteur caloduc étant utilisée pour chauffer une masse d'eau contenue dans un réservoir de stockage, caractérisé en ce que l'extrémité froide dudit capteur caloduc, située à l'Intérieur du réservoir de stockage, est immergée dans la masse d'eau à chauffer.