Brevet FR2456915A1 — publié le 19801212

La présente invention concerne un dispositif pour protéger des effets de la gelée un système de chauffage solaire à eau. L'invention vise également un système de chauffage solaire à eau muni d'un tel dispositif de protection. On connaît des systèmes de chauffage solaire à eau comportant, pour absorber le rayonnement du soleil, au moins un panneau pourvu d'un collecteur de circulation d'eau. Or de tels systèmes de chauffage peuvent être installés dans des régions où peut survenir un temps très froid, au point que la chute de température ambiante soit suffisante pour faire geler l'eau contenue dans le panneau absorbant, ou dans toute autre partie du système de chauffage à eau; et la dilatation de l'eau provoquée par le gel peut faire éclater le panneau absorbant ou une autre partie du système de chauffage. On a cherché à remédier au problème posé par ces risques d'avaries provoquées par le-gel, en munissant les collecteurs des panneaux absorbants de soupapes de décharge, mais celles-ci ne se sont pas avérées très efficaces. On a aussi proposé de résoudre le problème en question en introduisant dans les collecteurs des panneaux absorbants des tubes élastiques en caoutchouc, étanches et pleins d'air qui peuvent s'écraser au moment où l'eau gèle. Mais l'expérience a montré que cette solution n'est pas satisfaisante, car l'air enfermé dans les tubes élastiques n'y reste pas, et tend à s'échapper peu à peu. Et de ce fait, chaque tube élastique prend une forme aplatie à l'état normal, pour des températures courantes de fonctionnement du système, de sorte que le tube ne conserve pas la réserve de volume d'écrasement prévue en cas de gel de l'eau. Un autre inconvénient de ces tubes élastiques étanches et pleins d'air est que chaque tube doit occuper, d'une manière indésirable, une partie importante du volume disponible dans chaque collecteur, pour assurer à la fois une résistance élastique suffisante du caoutchouc et un volume utile suffisant à l'écrasement du tube. Le but de l'invention est d'éviter les inconvénients que l'on vient d'exposer, en permettant de réaliser de manière simple un dispositif de protection contre la gelée, pour un système de chauffage solaire du genre en question, qui conserve indéfiniment son efficacité et n'occupe qu'un volume relativement réduit dans chaque collecteur du panneau absorbant. Selon l'invention, le dispositif en question est caractérisé en ce qu il comporte au moins un tube élastique pouvant s'écraser et monté en position de service dans le collecteur du panneau absorbant, et au moins un récipient élastique auxiliaire qui présente normalement une forme écrasée et se trouve disposé en position de service à l'extérieur du collecteur précité ; des moyens sont en outre prévus pour faire communiquer l'intérieur du tube élastique pouvant s'écraser avec l'intérieur du récipient élastique auxiliaire. Normalement, le récipient élastique auxiliaire est installé en position de service à l'écart du panneau absorbant le rayonnement solaire, en un endroit où ce récipient est protégé des effets de la gelée. De préférence, le récipient élastique auxiliaire est disposé dans un récipient qui l'entoure, et qui est raccordé à une canalisation d'alimentation en eau dont on peut appliquer la pression extérieurement sur le récipient élastique auxiliaire précité. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description d'un mode de réalisation préféré, présenté à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels La figure 1 est un schéma d'un bâtiment, par exemple d'habitation, équipé d'un système solaire de chauffage d'eau qui est muni d'un dispositif de protection conforme à l'invention. La figure 2 est un schéma d'ensemble du même système solaire de chauffage d'eau. Les figures 3, 4 et 5 sont des coupes de détail agrandies de la figure 2, suivant 3-3, 4-4 et 5-5. Dans le mode de réalisation de la figure 1, le système solaire de chauffage d'eau est installé sur un bâtiment 11, et comporte sur le toit du bâtiment un panneau 12 pour absorber le rayonnement solaire et un réservoir 13. Le panneau absorbant 12 et le réservoir 13 sont représentés plus en détail sur la figure 2, qui montre un collecteur cylindrique supérieur 14 du panneau absorbant, ainsi qu'un collecteur cylindrique inférieur 15. Une sortie d'eau 16 prévue sur le collecteur supérieur 14 aboutit au réservoir 13, et une canalisation de retour 17 relie le ré servoir 13 au collecteur inférieur 15. Le réservoir 13 comporte également une canalisation d'alimentation 18, et une canalisation de vidange (non représentée), sans rapport avec l'invention. Conformément à un mode de réalisation préféré de l'invention, le collecteur supérieur 14 est pourvu intérieurement d'un morceau de tube en caoutchouc élastique 19, qui s'étend sur presque toute la longueur du collecteur. Une extrémité du tube interne 19 est obturée, et l'autre extrémité est raccordée à une extrémité d'un morceau de tube de liaison en cuivre 20, de petit calibre, de l'ordre de 3 mm par exemple. Ainsi qu'on l'a représenté sur la figure 3, l'extrémité en question du tube de liaison 20 est insérée dans l'extrémité correspondante du tube de caoutchouc 19, et s'y trouve solidement serrée par un collier de fixation 21, qui entoure le tube de caoutchouc. Le tube de cuivre 20 porte un disque 22, brasé ou soudé à l'étain de manière étanche sur le tube 20.L'ensemble est monté et tenu en place sur l'extrémité du collecteur 14 au moyen d'un bouchon 23, vissé dans l'orifice adjacent du collecteur 14 (figure 3), de manière à y serrer le disque 22 entre la face interne du bouchon 23 et un joint torique 24. Ainsi, l'extrémité du collecteur 14 se trouve obturée de manière étanche, et le tube interne en caoutchouc 19 communique avec le tube de cuivre 20. L'autre extrémité du tube de cuivre 20 est engagée dans un élément tubulaire 25, et s'y trouve raccordée à un tube en caoutchouc aplati 26 (figure 5), de sorte que l'intérieur du tube 20 se trouve en communication avec l'intérieur du tube aplati 26, et isolé par rapport à l'atmosphère. L'extrémité opposée du tube aplati 26 est obturée. D'une manière analogue, le collecteur inférieur 15 comporte un tube interne-en caoutchouc 19a, semblable au tube 19, isolé par rapport au volume interne du collecteur 15 et raccordé à un autre tube de liaison en cuivre 27, par un montage analogue à celui de la figure 3. L'autre extrémité du second tube de cuivre 27 est engagée dans l'élément tubulaire 25, et s'y trouve raccordee à un second tube aplati 28, semblable au tube aplati 26, et logé avec celui-ci dans l'élément tubulaire 25 (figure 5). Les tubes de liaison 20 et 27 entrent dans l'élé- ment tubulaire 25 par des raccords étanches, de sorte que le volume interne de l'élément tubulaire 25 autour des tubes aplatis 26 et 28 se trouve isolé par rapport à l'atmosphère. Le volume interne précité est raccordé par un autre tube 29 à la canalisation d'alimentation 18 du réservoir. On voit ainsi que le système comporte deux capacités fermées pouvant contenir un fluide. La première capacité comprend le tube 19, le tube de liaison 20 et le tube aplati 26 la seconde capacité comprend le tube 19a, le tube de liaison 27 et le tube aplati 28. De préférence, on remplit chacune des deux capacités avec un fluide incongelable et non toxique, tel que par exemple une huile végétale comestible, ayant un point de congélation situé très en dessous de la température ambiante à laquelle on peut s'attendre dans la région où est installé le système. Normalement, la plus grande partie du fluide de chaque capacité se trouve dans la zone de celle-ci qui est contenue dans l'un des collecteuz 14 14 ou 15, car les tubes 26 et 28 sont normalement à l'état aplati, et ne contiennent ainsi presque par de fluide. Une particularité importante du système conforme à l'invention est qu'il faut disposer l'élément tubulaire 25 dans un endroit où cet élément se trouve à l'abri du gel. On voit par exemple sur la figure 1 qu'on peut installer commodément l'élément tubulaire 25 au-dessus du plafond d'une pièce de séjour du bâtiment. Suivant une autre disposition (non représentée), on peut aussi installer l'élément tubulaire 25 sur le réservoir 13, de préférence dans une poche ménagée à cet effet entre la paroi du réservoir et le revêtement isolant qui l'entoure. Avec des conditions météorologiques favorables, le panneau 12 qui absorbe le rayonnement solaire fonctionne, pour faire circuler l'eau du système dans les collecteurs 14 et 15, autour des tubes en caoutchouc 19 et 19a situés dans les collecteurs, et qui conservent normalement leur forme cylindrique. La pression de la colonne d'eau qui s'exerce extérieurement sur chaque tube 19, 19a, est équilibrée par une pression correspondante du fluide à l'intérieur de chaque tube précité.Mais en cas de chute de la température ambiante, susceptible de provoquer la dilation de l'eau contenue dans les collecteurs 14, 15, si la température tombe au voisinage de OOC ; et si l'eau commence à geler, l'expansion qui en résulte dans chaque collecteur se trouve compensée par une compression partielle des tubes élastiques en caoutchouc 19, 19a, dont l'effet se communique par les tubes de liaison respectifs 20 et 27 au volume interne des tubes normalement aplatis 26 et 28, pour provoquer une expansion partielle de ces derniers. L'expansion partielle précitée des tubes aplatis 26 et 28 refoule un certain volume d'eau de I'intérieur de l'élément tubulaire 25, par le tube de liaison 29, dans la canalisation d'alimentation 18. Au dégel, le fluide des capacités fermées peut reprendre sa position initiale, sous l'effet de l'élasticité naturelle des tubes 26 et 28 qui tendent à reprendre leur forme aplatie normale. A cette élasticité naturelle des tubes 26, 28, s'ajoute l'effet de la pression de l'eau de la canalisation d'alimentation 18, appliquée extérieurement sur les tubes précités. L'expérience montre que le système conforme à l'invention fonctionne de manière satisfaisante, pratiquement sans qu'on ait à s'en occuper, et qu'il se trouve, grâce à l'invention, efficacement protégé contre le gel normalement susceptible d'endommager un système de chauffage solaire du genre en question. REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour protéger des effets de la gelée un système de chauffage solaire à eau qui comporte, pour absorber le rayonnement du soleil, au moins un panneau pourvu d'au moins un collecteur de circulation d'eau, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte au moins un tube élastique pouvant s'écraser, monté en position do service dans le collecteur du panneau absorbant, et au moins un récipient élastique auxiliaire qui présente normalement une forme écrasée, et qui se trouve disposé en position de service à l'extérieur du collecteur précité, des moyens de raccordement étant prévus pour faire communiquer l'intérieur du tube élastique avec l'intérieur du récipient élastique auxiliaire déforme écrasée. 2.- Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le récipient élastique auxiliaire est installé en position de service à l'écart du panneau absorbant le rayonnement solaire, en un endroit ou le récipient auxiliaire précité se trouve à l'abri de la gelée. 3.- Dispositif conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le récipient élastique auxiliaire est contenu en position de service dans un autre récipient raccordé à-une canalisation d'eau dont la pression peut être appliquée extérieurement au récipient élastique auxiliaire. 4.- Dispositif pour protéger des effets de la gelée au système de chauffage solaire à eau qui comporte, pour absorber le rayonnement solaire, au moins un panneau muni d'un collecteur supérieur séparé d'un collecteur inférieur, pour la circulation de l'eau, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte un tube élastique pouvant être écrasé et monté en position de service dans chacun des collecteurs précités, chacun des tubes élastiques ayant une extrémité obturée et une autre extrémité qui communique avec un tube rigide traversant de manière étanche une extrémité du collecteur correspondant, chaque tube rigide aboutissant à un tube élastique auxiliaire qui présente normalement une forme écrasée, les deux premiers tubes élastiques constituant ainsi respectivement deux capacités fermées avec les deux tubes élastiques auxiliaires de forme écrasée auxquels ils sont reliés. 5.- Dispositif conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que les tubes élastiques de forme normalement écrasée sont disposés en position de service à l'écart du panneau absorbant, en-un endroit à l'abri des effets de la gelée. 6.- Dispositif conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que les tubes élastiques de forme normalement écrasée sont montés en position de service dans un élément tubulaire raccordé à une canalisation d'eau qui alimente le panneau absorbant. 7.- Système de chauffage solaire à eau, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de protection contre les effets de la gelée selon l'une des revendications 1 à 6.