Brevet FR2452682A1 — publié le 19801024

Chauffe-eau solaire à réserve intégrée. La présente invention concerne les systèmes de chauffage de l'eau au moyen de lténergie solaire. Dans des dispositifs connus de ce genre on trouve le plus souvent des ensembles dissociés regroupant les capteurs en toiture , les réserves d'eau dans le bâtiment et la régulation à proximité de ces dernières. De tels dispositifs utilisant séparément des éléments connus et adaptes ( reserves d'eau, capteurs universels .... ) voient leur rendement diminué par la longueur des canalisations de liaison du circuit primaire où le volume élevé donne une inertie au liquide caloporteur interdisant de ce fait la récupé- ration d'énergie sur de courtes durées ( ciel avec alternance de passages nua geux ) , du fait du temps de réponse. Le dispositif suivant l'invention permet d'éviter ces inconvénients. Dans celui-ci , en effet, sont regroupés en un seul et même appareil le capteur solaire en matière plastique ou métal, la réserve d'eau qui se trouve juste derrière le capteur exécutée en matière plastique ou métal, la mise en circula tion du fluide primaire ou 11 eau sanitaire, et sa régulation. La réserve d'eau est divisée en deux compartiments - la réserve d'échange solaire et la réserve d'appoint électrique. Le dispositif objet de l'invention comporte cinq éléments principaux. Le couver cle (1) supportant le matériau translucide, le capteur d'énergie solaire (2) la réserve d'échange (- 3 ) , la réserve d'accumulation (4) , la boite ( 5). Il est possible que le couvercle ( 1) et le capteur (2) ou le capteur (2) et la boite (5) soient une seule et meme pièce. Ces éléments ainsi que les accessoires nécessaires ou dispositif tel que pompe, régulation, expansion, forment un seul et même appareil que l:'on peut installer en n'importe quel lieu exposé au rayonnement solaire sans nécessité de proximité immédiate du point d'utilisation. C'est ainsi qu'il pourra se trouver aussi bien en toiture qu'en façade ( intégration facile ) ou qu'au fond du jardin. Les accessoires comme pompe, régulation et expansion sont placés juste derrière le capteur dans l'espace libre formé par la réserve. Le fonctionnement du dispositif objet de l'invention s'explique de la façon suivante : le rayonnement solaire passe à travers la surface translucide du couvercle (1) réalisée dans un matériau perm.éable aux rayons infrarouges ( verres, plastiques ou les deux combinés ), et vient frapper la surface absorbante du capteur (2) à l'intérieur d'un espace étanche . La chaleur se trouve ainsi plègée ( effet de serre),un fluide caloporteur intermédiaire ou l'eau sanitaire directement est mis en circulation entre le capteur(2) et la "réserve d'échange solaire" ( qui se trouve juste derrière le capteur ) où les calories sont transmises à l'eau froide. L'eau réchauffée dans cette première réserve est stockée dans la " réserve d'appoint 1!(4) où se trouve un dispositif de réchauffage d'appoint pour pallier au manque éventuel ou à l'insuffisance de soleil. Il est à noter que le fluide caloporteur intermédiaire peut être supprimé et l'eau sanitaire à chauffer peut être dirigée directement à l'intérieur du capteur . La circulatiol, de l'eau entre le capteur et la réserve solaire est naturelle à thermosiphon ou passe par une pompe de circulation. Dans certains cas la division de la réserve d'eau sur " la réserve solaire " et la " réserve d'appoint " peut être supprimee et remplacée par une grande réserve commune. Dans le cas de séparation des réserves , les deux réserves sont branchées sur le réseau d'eau froide sous pression et le passage de l'une à l'autre s'effectue naturellement lors du puisage. L'ensemble est enfermé dans une boite (5) conte- nant une matière isolante d'un lambda le plus faible possible.Ajoutons qu'une régulation interdit la mise en circulation du fluide caloporteur ou de liteau sanitaire lorsque la température de l'eau sanitaire dans la réserve d'échange (3) est supérieure ou égale à celle relevée à la sortie du capteur (2) de façon à ne pas redistribuer les calories à l'extérieur. L'originalité du dispositif objet de l'invention réside dans l'implantation particulière des réserves d'eau qui se trouvent juste derrière le capteur dans un même appareil déplaçable , plus précisement dans une même boite . -Il est à noter l'importance du volume très reduit du fluide caloportant ou de l'eau sanitaire contenus à l'intérieur de l'absorbeur. Ces particularités offrent l'avantage ( intération dans un seul ensemble ) d'une installation rapide et simple puisqu' une fois l'eau sous pression et l'alimentation électrique amenées, l'eau chaude sanitaire est directement disponible. Les réserves (3) et (4) peuvent être de formes variées. Réserves composées de tubes circulaires et disposés en rectangles emboités comme représenté sur le plan, en tubes rectanglulaires , ovoïdes, réserves parallépipédiques, sue'risques cylindriques, en orgues, en échelles, ou constituées d'éléments formés par deux fonds bombés. Il est possible également dans une seule réserve ayant la forme éventuelle indiquée ci-avant d'savoir dans son intérieur les séparations divisant ainsi cette réserve en deux compartiments respectifs : réserve solaire et réserve d'appoint(6). Il est possible pour certaines régions défavorisées de coupler un ou plusieurs panneaux solaires de type universel au dispositif pour augmenter la surface de captage des rayons. Les éléments principaux de l'objet de l'invention , ctest-à-dire l,absorbeur, la réserve et la boite , peuvent être exécutés en métaux. L'utilisation des métaux présente beaucoup d'inconvénients : - la corrosion , donc vie de l'appareil très réduite, - la nécessité pour certains métaux d'utiliser des cireuits fermés avec fluides caloporteurs intermédiaires. En effet il est impossible de faire circuler de liteau sanitaire à l'intérieur d'un capteur en acier, par exemple. - le poids important de l'absorbeur. Prenant tous ces inconvénients en considération pour exécuter les éléments principaux de l'appareil faisant l'objet de l'invention , nous nous sommes dirigés vers l'utilisation de matières plastiques de polyester et de l'époxy. L'utilisation de ces matériaux n'est pas limitative et seule la façon de la fabrication de l'absorbeur exposéeci-après est protégée et fait partie de la présente invention. Pour fabriquez l'absorbeur thermique il est nécessaire d'exécuter en préliminaire une grille en métal , en cire ou en autre matière fondante en basses températures ( 7) . La grille consiste en une sorte de coffre récupérable. La forme de la grille n'est pas limitative. Elle peut être de la forme d'une échelle , cfest-å-dire deux collecteurs avec des canaux entre eux, ou une spirale ou un plateau avec les connexions dans plusieurs sens. La fabrication d'un absorbeur thermique qui fait l'objet de Invention consiste à injecter de la matière plastique ( résine de polyester en l'occurence ) à l'intérieur d'un moule fermé composé du -moule mâle et contre-moule femelle.Avant l'injection de la résine sous pression pour donner à l'absorbeur la résistance mécanique pour résister à la température et à la pression du travail, sont introduites à l'intérieur du moule les A villes de la MAT en verre textile ( la média ). Au milieu de ces boilles il est introduit la grille (7) de coffrage récupérable. Ensuite le moule est fermé et la résine est injectée sous pression. Pour accélérer-la polymérisation , le moule peut etre chauffé. En démoulant on obtient un panneau monobloc en forme de sandwich avec la grille de coffrage récupérable entièrement enrobée dans la masse de polyester ou autre matière plastique. Pour récupérer la grille enrobée à l'intérieur du capteur et libérer ainsi sa place pour permettre au fluide caloportant ou à l'eau d'entrer et de circuler à l'intérieur en évacuant les calories , il sera nécessaire de placer le capteur entier dans une ambiance où la température sera supérieure à la température de fusion de la matière constituant le coffrage récupérable. En utilisant les alliages de bismut et d'étain ou autres comme matière pour constituer le coffrage, il sera suffisant de tremper l'absorbeur entier dans l'eau chaude à 900C environ pour fondre le métal et vider entièrement le capteur. Cette technique faisant l'objet de l'invention permettra donc de former à l'intérieur du capteur monobloc le réseau des conduites à formes libres correspondant totalement à la forme de la grille récupérable. En utilisant ce capteur pour le montage dans le chauffe-eau compact faisant objet de l'invention ou en utilisant ce capteur séparément ( pour les collectivités, par exemple ). Les réseaux de conduites ainsi exécutés seront remplis par un fluide caloroportant ou de l'eau sanitaire récupérant l'énergie thermique fournie par le soleil. il est à noter que les systèmes de fabrication des conduites à l'intérieur d'un corps monobloc de capteur peuvent etre appliqués égalementen utilisant les mats préimprégnés. Dans ce cas la grille- récupérable sera introduite entre les couches préimprégnées avant la fermeture de la presse.Bien entendu d'autres méthodes de fabrication peuvent être également envisagées comme : injection de polyester mélangé avec fils coupés de renforcement sous la pression dans l'intérieur d'un moule où précédemme;t la grille de coffrage récupérable a été introduite. La récupération de cette grille par la fonte de la matière la constituant peut etre envisagée , à part le trempage dans l'eau chaude, par l'exposition du capteur après son démoulage aux lampes infrarouges ou par de l'air chaud à l'intérieur d'un tunnel chauffant. A part les résines phénaliques pour stratifier à froid et chaud ( polyester, époxyde, etc ... ) et renforcement par les fibres de verre et carbone , d"autres matières peuvent etre utilisées , comme le polypropylène et divers. En résumé, la fabrication des capteurs solaires en utilisant la grille récupérable de coffrage,sans différence de matière utilisée,fait l'objet d'une partie de l'invention. REVENDICATIONS 1 Dispositif solaire de chauffage de l'eau chaude sanitaire à accumulation dans un ensemble compact comprenant le capteur, la réserve d'eau juste derrière le capteur, et les accessoires tels que régulation et mise en mouvement du fluide caloroportant ou directement de l'eau , juste derrière le capteur et dans l'espace libre assuré par la forme originale de la réserve, regroupés dans une boite isolante. 20 Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé par la forme originale de la réserve d'eau où le compartiment d'échange solaire est séparé du compartiment de chauffage d'appoint. Cette séparation peut étre matérialisée par deux réserves séparées ou par une grande réserve divisée en deux compartiments par des séparations intérieures (6). La forme originale de la ou des réserves est dictée par le souci de former une boite la plus plate possible en conservant une capacité de stockage considérable. La forme originale du stockage permet d'intégrer dans l'espace libre des appareils auxiliaires nécessaires pour la régulation et la mise en mouvement, le faible volume du liquide caloroporteur ou de liteau sanitaire dans le circuit primaire autorisant les moindres récupérations d'énergie , du fait de la faible inertie du fluide en mouvement. 30 Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé par une épaisseur réduite laissant toute latitude pour l'intégration dans une façade, sur un balcon, en plus des emplacements prédestinés, tels que terrasses ou jardins. 40 Dispositif solaire suivant les revendications 1,2 et 3 caractérisé par l'exécution éventuelle de toutes les pièces essentielles de l'appareil en matière plastique , renforcée de préférence. 50 Dispositif suivant la revendication 4 où le capteur solaire -est monobloc en polyester injecté renforcé ou préimprégné sous presse dans lequel des conduites d'eau ou d'autres fluides caloroportant sont constituées par la fonte d'une grille formant le coffrage récupérable. Cette grille est introduite à l'intérieur du moule avant l'injection ou le pressage. 60 Suivant la revendication 5 le coffrage récupérable peut être fabriqué en métal spécial fondant à basse température ou en cire ou en autre matière désintégrée par des processus physiques ou chimiques, ou par autodésintégration. 70 Suivant les revendications 5 et6 le capteur solaire est monobloc exécuté en une seule opération d'injection de résine phénelique, polyester, époxy ou autre, ou fabriqué par compression des couches préimprégnées, à chaud ou-à froid. 8 L'ebsorbeur exécuté suivant les revendications 5, 6 et 7 peut être utilisé dans le chauffe-eau compact faisant l'objet de l'invention, ou être employé séparément comme capteur solaire banalisé. Le capteur, objet de l'invention, peut être également monté dans des cadres métalliques où seule la partie plate du capteur avec les canaux nécessaires à la circulation du fluide caloroporteur est employée. Le capteur faisant l'objet de l'invention peut devenir un radiateur de chauffage en introduisant à l'intérieur de l'eau chaude.