Brevet FR2451008A1 — publié le 19801003

La présente invention concerne les capteurs solaires et, plus particulièrement, un chauffe-eau solaire. On connaît déjà des capteurs solaires travaillant avec transmission des calories par l'interme- diaire d'un liquide qui circule à l'intérieur d'un récipient plan dont la face orientée vers le soleil est peinte en noir. Cet élément absorbeur est protégé à l'avant par une paroi transparente et à l'arriè- re par une face calorifugée. Les chauffe-eau solaires sont également bien connus,ainsi que leur fonctionnement. Le réservoir ou ballon qui contient l'eau à chauffer est placé, soit plus haut que le capteur, et la circulation de l'eau effectue alors du capteur au ballon par thermosiphon, soit plus bas que le capteur et la circulation s'effectue alors au moyen d'une pompe, qui fait redescendre l'eau chauffée dans le capteur vers le ballon. Pour respecter les lois élémentaires de la physique, l'utilisation d'un thermosiphon exige que le capteur soit incliné et que le ballon soit placé plus haut que la partie haute du capteur. Pour les régions situées entre les deux tropiques, le fait d'incliner le capteur constitue un préjudice important puisque, compte tenu de la verti calité du soleil, l'inclinaison fait perdre de la surface optique au capteur. En outre, l'oscillation du soleil de part et d'autre de l'Equateur au long de l'année, de 230 vers le Nord et de 23 vers le Sud, a pour effet qu'il est impossible de déterminer l'o- rientation du capteur et que toute inclinaison est préjudiciable à son rendement. Enfin, un réservoir placé sur une terrasse est très inesthétique et il est toujours soumis au refroi dissement nocturne par ses parois. Le but de l'invention est d'apporter des perfectionnements grâce auxquels il soit possible de construire des chauffe-eau solaires monoblocs dans lesquels - le chauffe-eau et le capteur forment un seul et même corps - le capteur est placé au-dessus du réservoir de stockage de l'eau chaude et forme le toit au dessus de ce dernier - l'appareil, de faible hauteur, se place à plat sur une terrasse ou sur le sol - l'appareil peut fonctionner, soit sous pression avec une petite pompe pour la circulation de l'eau, soit sans pression et sans pompe ( et par conséquent sans aucune énergie extérieure) grâce à un dispositif que l'on appellera un thermosiphon naturel inversé. A cet effet, l'invention a pour objet un chauffe-eau solaire caractérisé en ce qu'il comprend un réservoir de forme aplatie dans lequel la partie supérieure 8,21 , placée sous un couvercle transparent 2,13 , forme un capteur solaire, la réserve d'eau étant située directement au-dessous de la plaque 2 qui forme le capteur mais en étant séparée de celleci par une paroi calorifugée épaisse 8,21 D'autres caractéristiques et avantages de 1 'in- vention ressortiront de la description qui va suivre, faite en se référant aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels la Fig. 1 est une vue en coupe verticale d'un chauffe-eau solaire suivant un premier mode de réalisation de l'invention la Fig.2 est une vue en coupe horinzontale du chauffe-eau de la Fig. 1 la Fig. 3 est une vue analogue à la Fig.l d'un chauffe-eau suivant un second mode de réalisation de l'invention ; et la Fig. 4 est une vue de dessus du chauffe eau de la Fig.3 Suivant le premier mode de réalisation de l'invention, pour le fonctionnement sous pression l'appareil des Fig. 1 et 2 comprend un réservoir cy lindrique possédant un diamètre cinq ou six fois supé rieur à la hauteur de ses parois. Le fond, les parois et le toit du réservoir sont calorifugés, la matière calorifugée 1 étant recou verte par une pellicule étanche à l'eau et à l'air. Le toit comprend une paroi 8 qui est elle-mê me recouverte d'uneautre paroi 2 incurvée ou bombée de façon à faire circuler un courant d'eau laminaire entre les deux parois. Un orifice 3 situé dans la partie basse du réservoir, permet à une pompe 4 placée à l'exterieur du réservoir d'aspirer l'eau froide contenue dans le réservoir ; liteau est refoulée par cette pompe vers un orifice 5 situé entre les deux parois du toit. L'eau passe entre ces deux parois, en se réchauffant au contact de la paroi supérieure 2 du toit et pénètre ensuite dans le réservoir par un orifice 6 situé à la partie haute, en traversant, au moyen d'un manchon, la paroi inférieure 8 du toit et son isolation calorifuge. Un thermostat 7 commande la mise en marche de la pompe lorsque la température de la paroi supérieure 2 du toit (qui constitue le capteur) est supérieure à la température de l'eau froide contenue dans le réservoir. I1 convient de souligner que, grâce au calorifugeage de la paroi inférieure 8 du toit, la température de l'eau chaude stockée se maintient pendant les périodes d'arrêt de la pompe( par exemple pendant la nuit). Enfin, la protection du capteur est assurée en disposant une simple matière transparente 9 à quelques millimètres au-dessus de la paroi supérieure 2 préalablement noircie qui, de cette façon, constitue un capteur solaire parfait. L'eau d'utilisation chauffée est évacuée en 10 par un orifice qui prélève l'eau en 11, au point le plus haut du réservoir de stockage. Suivant le second mode de réalisation de l'invention des Fig. 3 et 4, pour le travail sans pression,l'appareil comprend également un réservoir cylindrique dont le diamètre est cinq à six fois plus grand que la hauteur des parois latérales 12. Ces parois et le fond sont calorifugés, A l'inverse de la réalisation précédente, ce réservoir n'est pas fermé par un toit, mais simplement par un couvercle transparent 13. A l'intérieur du réservoir est placee une cloche 14 également calorifugée. Dans la partie basse des parois de cette cloche sont prévus, à la périphérie, des passages 15 qui laissent l'eau contenue dans le réservoir passer la paroi de ce réservoir et celle de la cloche. Un orifice 16 situé à proximité de la partie haute du réservoir permet l'alimentation de ce réservoir en eau neuve. Un robinet 17 commandé par un flotteur 18 permet de régler la hauteur de l'eau à l'intérieur du réservoir. L'eau chaude est évacuée par un orifice 19 situé sur le côté qui est à l'opposé de l'orifice 16. La partie supérieure de la cloche 14 est concave vers son centre, ou est prévu un orifice 20. La face extérieure concave 21 de la cloche 14 reçoit un revêtement noir pour absorber la chaleur du rayonnement solaire. Un tissu formant une mèche absorbante par capillarité est disposé le long de la périphérie de la cloche 14, à l'extérieur de cette dernière. Cette mèche 22 est immergée dans le liquide entre la paroi de la cloche et la surface interne du réservoir. La mèche 22 est rabattue à plat sur la partie supérieure externe concave 21 de la cloche. De cette façon, sous l'effet de I'élévation de la température de cette partie 21 située sous la paroi transparente 13 du réservoir 14, élévation due à la chaleur solaire, l'eau a tendance à se vaporiser et se recondense pour s 'écouler par l'orifice 20, tandis que l'eau froide du réservoir est aspirée de la partie basse de ce dernier par la mèche 22. Ceci est l'effet qui a été dénommé précédemment "thermosiphon inversé ". Ainsi qu'il va de soi, pendant la nuit, le dispositif peut difficilement se refroidir puisque la partie supérieure de la cloche, qui est fortement calorifugée, forme un écran qui protège des déperditions calorifiques l'eau chaude stockée pendant le jour. REVENDICATIONS 1 - Chauffe-eau solaire caractérisé en ce qu'il comprend un réservoir de forme aplatie dans lequel la partie supérieure (8,21), placée sous un couvercle transparent (2,13), forme un capteur solaire, la réserve d'eau étant située directement au-dessous de la plaque (2) qui forme le capteur mais en étant séparée de celle-ci par une paroi calorifugée épaisse (8,21). 2 - Chauffe-eau solaire suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la transmission de la chaleur entre le capteur (2) et le réservoir est as surée au moyen d'une pompe (4). 3 - Chauffe-eau solaire suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la transmission de la chaleur entre le capteur et le réservoir s'effectue par thermosiphon inversé au moyen d'une mèche péri phérique (22) qui aspire l'eau par capillarité. 4 - Chauffe-eau solaire suivant l'une quelconque des revendications 1 et 3, caractérisé en ce que le réservoir d'eau chaude est maintenu à un niveau constant. 5 - Chauffe-eau solaire suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le toit, les parois latérales et le fond du réservoir sont calorifugés pour protéger l'eau chauffée des pertes extérieures. 6 - Chauffe-eau solaire suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit appareil est disposé à plat, horizontalement, sur un support quelconque et en ce que, de ce fait, il est spécialement destiné aux régions tropicales.