Brevet FR2431665A1 — publié le 19800215

la présente invention concerne les appareils de chauffage de liquide par énergie radiative tels les chauffe-eau solaires. Les appareils connus de ce genre présentent un ou plusieurs inconvénients suivants - le capteur et les canalisations reliant le capteur au récipient de stockage du liquide chauffé sont difficiles à isoler ther miquement, ce qui expose le liquide-caloporteur au gel en cas de grand froid avec les risques de non fonctionnement et meme de rupture de canalisations que cela comporte - pour éviter le gel du liquide caloporteur, on utilise un liquide à basse température de solidification tel que le glycol qui circule en circuit fermé et qui échange la chaleur au liquide à chauffer par I'intermediaire diun échangeur de chaleur ; cette solution présente le risque de contamination du liquide à chauffer par le liquide caloporteur en cas de rupture de canalisations au niveau de l'échangeur de chaleur, ce qui rend le liquide à chauffer inutilisable ; ainsi liteau mélangée avec du glycol est impropre à la consommation -; - pour augmenter le rendement du capteur, le liquide caloporteur doit circuler dans un grand nombre de canalisations de faible section qui risquent de s'entartrer, de se boucher et de faire ainsi chuter le rendement du capteur - le capteur présente une surface au vent important avec un rapport poids propre sur surface au vent faible, ce qui pose le problème de sa fixation - la fabrication du capteur est compliquée, donc conteuse ;; - du fait qu'il y a deux éléments indépendants, le capteur et le récipient de stockage du liquide chauffé, le travail de plomberie et d'isolation des canalisations est complique, donc motteux lui aussi - dans le cas d'un appareil compact, dont la fonction captage de l'énergie radiative est assurée par le récipient de stoc kage lui-même, la forme géométrique des appareils connus de ce genre ne permet pas à ceux-ci de résister aux fortes pressions sans nécessiter des parons épaisses ni de s1 adapter à toutes les lattitudes. L'appareil, objet de l'invention, permet d'éviter tous ces inconvénients. En effet, il nta pas de capteur et ne présente pas les incon vénients des capteurs. De plus, il a une forme lui permettant de resister à de fortes pressions tout en conservant une épaisseur de paroi raisonnable et d'être installe sans modification à toutes les lattitudes. l'appareil, objet de l'invention, comporte un récipient long 1, une enveloppe isolante 2, un vitrage 3, des boulons de fixation 4 et des joints 5 (voir figure 1). Le récipient long 1 est composé des éLéments suivants : - un absorbeur plan Il dsepaissèur suffisante pour résister aux fortes pressions ; cet absorbeur peut éventuellement être renforcé par des raidisseurs 111 seuls ou des raidisseurs 111 et un ou plusieurs plans 112 ; les raidisseurs 111 et les plans 112 sont sur la face interne de l'absorbeur 11 ; ils provoquent un brassage du liquide à l'intérieur du récipient par effet du thermosiphon : le liquide froid entre par le bas de l'espace libre entre les raidisseurs 111 et les plans 112, s'échauffe grâce à lténergie radiative captée, devient plus léger et s'échappe de'l'espace par le haut ; ce brassage améliore le rendement du capteur en mettant a son contact du liquide à la température la plus froide du récipient ; - une surface cylindrique 12 dont la section droite est semi circulaire ou semi-elliptique ;; la forme de cette surface lui permet de résister à de fortes pressions avec une faible epal sseur deux raccords 13 permettant d'éviter une liaison anguleuse aux bords longitudinaux de l'absorbeur plan 11 et de la surface cylindrique 12, liaison anguleuse préjudiciable.à la tenue en haute pression ; - deux fonds bombés 14 aux deux extrbmités du récipient 1 - deux purges 151 et 152 en haut et en bas du récipient 1 permet tant de purger celui-ci - une soupape 16 permettant d'éviter une surpression dans le récipient 1 ; cette soupape i6 peut remplacer la purge du haut 152 - des oreilles de fixation 17. Le récipient 1 est percé de deux trous permettant de faire traverser les tuyaux 61 et 62 de liquide froid et de liquide chaud. Le passage de ces tuyaux 61 et 62 est renforcé par des renforts 63 soudés au récipient 1 et aux tuyaux 61 et 62. Les tuyaux 61 et 62 peuvent tre mis en place de la façon suivante Les deux tuyaux 61 et 62 entrent dans le récipient 1 par le bas d'un fond 14. Le tuyau 61 de liquide froid est au dessous du tuyau 62 deliquide chaud. Le tuyau 61 de liquide froid s'arrête dès I'entrée dans le récipient 1 alors que le tuyau 62 de liquide chaud continue jusqu 'à l'autre extrtmité du récipient 1 et remonte jusqu'en haut du récipient 1. Cette disposition présente trois avantages - eviter de -soutirer du liquide froid qui vient entre introduit - réduire la perte calorifique par une canalisation de liquide chaud installée à ltextérieur du récipient 1 - grouper ltentrée du liquide froid e t la sortie du liquide chaud sur un même lieu, simplifiant ainsi les opérations de branchement. les oreilles 17 de fixation sont disposés tout autour du récipient 1 et permettent de fixer celui-ci à l'enveloppe isolante 2. L'enveloppe isolante ? comprend - une coque 21 enveloppant la surface cylindrique 12 et les fonds 14 ; cette coque fait office d'isolation principale de l'appareil - un cadre 22 faisant le tour du récipient 1 et s'adaptant sur les bords de la coque 21 ; ce cadre coince les oreilles de fixation 17 du récipient 1 contre la coque 21, fixant ainsi le récipient 1 à l'enveloppe isolante 2 ; - un deuxiène cadre 23-adapté au cadre 22 ; ce cadre 23 maintient le vitrage 3 fixé à l'enveloppe isolante 2 par l'interuédiaire du premier cadre 22. les trois éléments de l'enveloppe isolante 2 peuvent être composés d'un embaliage ayant la forme extérieure de l'élément concerné rempli de matière isolante. Ces éiéments peuvent également être des pièce monolithique en matière isolante. Le vitrage 3 a le nombre de vitres qui dépend du climat environnant et de la température souhaitée pour le liquide contenu dans le récipient 1. Il est-maintenu fixé sur l'enveloppe isolante 2 par le cadre 23. les boulons de fixation 4 sont régulièrement réparties autour de l'appareil. Ils traversent les cadres 22 et 23; éventuellement, les trous des oreilles de fixation 17, puis, finalement, la coque 21. Ces boulons 4 sont à tête borgne. Les écrous 41 sont logés dans des logements prévus dans la coque 21. Tous les écrous 41 ou seulement certains des écrous 41 peuvent être remplacés par des éléments filetés du dispositif de support ou de scellement de l'apiareil. Les boulons 4 servent ainsi à assembler les différents éléments de l'appareil et à le maintenir sur son support ou sur son scellement. Des joints 51 à 54 sont prévus sous la tête du boulon 4, sous l'écrou 41 et aux liaisons des éléments 21 à 23 de l'enveloppe isolante 2. Ces joints 51 à 54 servent à assurer-ltétanchéité de l'appareil. A titre d'exemple de fabrication, exemple qui ne peut être une limitation à l'invention, on peut procéder de la façon suivante - la surface cylindrique 12 et les raccords 13 constituent un unique élément 18 formé à partir de tôle - les fonds 14 sont également formés à partir de la tôle de mime epaisseur que la tôle de L'élément 18 - l'absorbeur plan 11 est moulé ; - les tuyaux 61 et 62 sont soudés à l'un des fonds 14 avec un renfort commun 63 - le tuyau de liquide chaud 62 est fixé au capteur 11 par une bride 621 soudé à ce capteur 11 - les éléments 11, 14 et 18 sont soudés ensemble ;; - les oreilles de fixations sont soudées. au récipient 1 - les orifices des purges 151 et 152 et de la soupape 16 sont perces et les purges 151 et 152 et la soupape 16 sont soudés au recipient I - les trois éléments 21 à 23 de ltenveloppe isolante 2 sont moules ; - les trous de passage des boulons 4 et les logements des écrous 41 sont usinés - tous les éléments de l'appareil sont assemblés ; - les boulons 4 sont serrés. Dans cet exemple, - tous les éléments du récipient 1 sont en alliage léger de méme composition chimique - tous les éléments de l'enveloppe isolante 2 sont en matière plastique termodurcissable ; - les boulons et les écrous sont en matière plastique de haute résistance ; - les joints sont en matière pouvant conserver llétanchéité à des tempe' ratures variant de -40 C à 150 G. L'appareil, obJet de l'invention, peut être utilisé dans tous les cas où il est possible de capter de l'énergie radiative pour chauffer un liquide. I1 est particulièrement adapté dans le chauffage de l'eau par énergie solaire. I1 trouve des applications intéressantes à domicile, dans les collectivités, dans l'industrie comme dans l'agriculture. La fabrication de l'appareil peut se réaliser sur une grande échelle industrielle parce que sa forme géométrique est indépendante du lieu ou il.est-installe:: seule change son orientation spatiale. REVENDICATIONS 1. Dispositif de chauffage de liquide par énergie radiative caractérisé par un récipient qui a une paroi absorbante plane qui est renforcée intérieurement par une surépaisseur, des raidisseurs, des plans supplementaires ou une combinaison de deux ou des trois de ces procédez de renforcement et des autres parois qui sont arrondies et dont les liaisons avec la paroi absorbante sont également arrondies. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par un absorbeur plan qui est moulé puis soudé aux parois non absorbantes qui sont en tôles formées. 7. Dispositif selon la revendication 1 caractérise par le fait que l'isolation de l'appareil est constituée d'une partie enveloppant le récipient de stockage et deux cadres, que ces trois éléments sont rendus soliaaires du recipient de stockage par des boulons qui passent à travers des oreilles -fx,ees autour du récipient et que ces oreilles et ces boulons servent également à supporter l'appareil dans la position et l'orientation voulues. 4. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'alimentation en liquide froid et le soutirage du liquide chaud s'effectuent en deux points diagonalement opposés du récipient de stockage et que le liquide chaud sort du récipient a cSté de llentrée du liquide froid après avoir circulé dans un tuyeau qui se trouve à l'intérieur du récipient de stockage.