Brevet FR2452071A1 — publié le 19801017

L'invention a trait à un dispositif de chauffage d'eau d'une piscine avec une plage périphérique d'accès à un bassin qui comporte un capteur d'énergie solaire constitué par au moins un canal où pénètre l'eau du bassin, qui présente une profondeur faible devant la largeur et une surface de captation sensiblement horizontale à un niveau inférieur à celui du bassin, La gratuité de l'énergie solaire la rend attrayante pour le chauffage de l'eau des piscines, et de plus la température à laquelle Liteau de piscine doit être chauffée, inférieure en général à 250C, correspond bien à ce que l'on peut attendre de l'énergie solaire, avec des capteurs de structure simple.Ces capteurs sont réalisés soit sous. forme de flotteurs placés directement dans le bassin, et que l'on enlève pour utiliser la piscine, soit sous forme de canaux peu profonds dont le fond est noirci pour absorber l'énergie solaire et qui sont en communication avec le bassin, de façon que l'eau qui-s'échauffe dans les canaux puisse passer dans le bassin, tandis que l'eau plus froide dans le bassin pénètre dans les canaux. Parfois les canaux se réduisent à une simple banquette adjacente aux bords du bassin, Toutefois un chauffage efficace de l'eau du bassin nécessite, d'une part, que l'on dispose dtune surface de captation, exposée au rayonnement solaire, d'étendue suffisante, et d'autre part, que les échanges d'eau entre capteur et bassin soient réguliers et effectifs.En conditions climatiques tempérées, la surface de captation requise peut être voisine de la moitié de la surface du bassin etc'on conçoit que la convection naturelle est peu efficace pour des surfaces aussi étendues, notamment en raison du peu de profondeur des canaux capteurs, Pour résoudre ces difficultés l'invention propose un dispositif de chauffage d'eau d'une piscine avec une plage périphérique d'accès à un bassin, comportant un capteur d'énergie solaire constitué par au moins un canal où pénètre l'eau du bassin, evec une profondeur faible devant la largeur et une surface de captation sensiblement horizontale à un niveau inférieur à celui de la surface du bassin et exposée au rayonnement solaire, caractérisé par l'implantation du capteur dans la plage et son insertion dans un circuit de circulation forcée d'eau se refermant par le bassin, le ou chaque canal s'étendant en longueur entre des extrémités amont et aval suivant la périphérie de piscine0 La plage d'accès au bassin constitue une surface normalement dégagée et donc ensoleillée qui, en raison de son développement périphérique, occupe, avec une largeur modérée, une surface importante.La circulation forcée suivant la périphérie et se refermant par le bassin permet un échange efficace d'eau froide venant du bassin par l'eau échauffée dans les canaux, la circulation suivant la longueur de ces canaux favorisant les Changes thermiques entre surface de captation et eau, ainsi qu'un échauf- fement homogène de l'eau qui circulez Fréquemment les piscines sont équipées de moyens usuels de filtration et traitement de l'eau ; dans ce cas, de préférence, ces moyens sont incorporés dans le circuit de circulation forcée, Cn évite ainsi de doubler les circulateurs, et d'établir deux circuits de circulation distincts, De préférence le capteur est recouvert d'un vitrage affleurant la plage et adapté à permettre l'accès au bassin.Le vitrage qui constitue revêtement de sol de la plage capable de supporter le poids des usagers, forme serre pour réduire le rayonnement secondaire du capteur et empêcher le refroidissement par évaporation. Le vitrage forme en outre une surface facile à entretenir qui participe à l'esthétique générale de la piscine. De plus le vitrage, tiédi par le rayonnement secondaire du capteur mais tempéré par le passage de l'eau dans le canal, ajoute au confort de la plage en offrant aux usagers un contact agréable, De préférence la surface de captation constitue fond de canal tandis que des parois latérales s'élèvent au-dessus du niveau de surface de bassin, en sorte que l'eau dans le canal présente une surface libre au même niveau sensiblement que celle du bassin.Le canal peut comporter en amont une ouverture en libre communication avec le bassin et en aval une bouche d'aspiration de surface vers le circuit de circulation forcée0 En variante la surface de captation constitue paroi sommitale de canal. Ce canal peut comporter en amont un raccord au circuit de circulation forcée, et en aval des bouches de refoulement vers le bassin, en sorte que le canal soit entièrement empli d'eau. Cette disposition peut être avantageuse pour réduire la croissance des algues à chlorophylle, et permet l'économie du vitrage0 Les canaux peuvent être préfabriqués par tronçons que l'on accole à la construction de la piscine, les tronçons d'extrémité amont et aval étant différenciés.Les tronçons sont plus facile ment transportables, et la disposition permet des variations de aimension de piscine tout en utilisant des éléments-normalisésO Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue perspective d'une piscine équipée d'un dispositif de chauffage selon l'invention ; la figure 2 est une représentation schématique du circuit de circulation forcée la figure 3 est une vue en plan de la piscine de la figure 1 montrant plus clairement le circuit de l'eau la figure 4 est une vue en plan d'un canal la figure 5 est une coupe suivant le plan V-V de la figure 4, agrandie et détaillée ;; la figure 6 présente une variante de l'invention la figure 7 est une représentation schématique du circuit d'eau de la variante de la figure 6o Selon la forme de réalisation choisie et représentée figure 1, un bassin de piscine 1, rectangulaire est bordé sur ses quatre côtés par une plage en quatre sections 2, 3, 4, 5, chacune des sections 2, 3, 4, 5 est constituée par un canal recouvert par des plaques de vitrage, dont l'une 2a est représentée soulevée. Les canaux, qui seront décrits en détail plus loin, ont une profondeur faible devant leur largeur, et leur fond 2c, 4c noirci pour absorber le rayonnement solaire passant à travers le vitrage, est situé à un niveau inférieur au niveau de surface du bassin 1. Les canaux des sections 2 et 3 sont en continuité ainsi que ceux des sections 4 et 5. La section 2 est en communication avec le bassin 1 par une ouverture 2b, et la section 4 par une ouverture 4b, ces ouvertures étant à l'extrémité des sections 2 et 4 à l'opposé des sections 3 et 5 respectivement. Par ailleurs à l'extrémité de la section 3 à l'opposé de la section 2 et à l'extrémité de la section 5 à l'opposé de la section 4 sont disposées des bouches d'aspiration de surface,-respectivement 8 et 8'o Dans une fosse 6 est disposé un ensemble de circulation et filtrage avec des canalisations d'aspiration 7 et 7', reliées respectivement aux bouches 8 et 8', et des canalisations de refoulement 9 et 9', qui se terminent par des faisceaux de refoulement 10 et 10' respectivement qui débouchent dans le bassin en dessous des sections 3 et 5 respectivement au voisinage de l'extrémité de ces sections qui communiquent avec les sections 2 et 4. On comprendra mieux le sens de circulation de l'eau en se rapportant à la figure 2, où les éléments semblables à ceux de la figure 1 portent des références augmentées de 10. Pour la clarté de la figure le canal 12, qui correspond à l'ensemble des sections 2, 3 ou 4, 5 de la figure 1, est représenté dans l'alignement du bassin 11, avec lequel il communique par l'ouverture 12b, mais on comprendra qu'en réalité il suit le pourtour du bassin 11 de sorte que le vitrage 12a constitue la plage d'accès au bassin, le groupe de circulation filtration 16 dans son ensemble comprend une pompe de circulation 16a qui aspire l'eau en provenance de la bouche d'aspiration de surface 18 par la canalisation 17, sur laquelle s'embranche une canalisation 17' venant de la bouche d'aspiration de fond 18', au point bas du bassin 11.La pompe 16a refoule l'eau aspirée dans le filtre 16b, qui comporte, de façon usuelle, des moyens d'apport dosés de désinfectant. L'eau épurée est refoulée dans la canalisation 19 vers le faisceau de refoulement 20 qui débouche dans le bassin 11. On remarquera que le circuit de circulation d'eau, entre les bouches d'aspiration de surface 18 et de fond 18' et le faisceau de refoulement 20 est de disposition classique dans l'équipement de piscine0 Sous l'effet de l'aspiration par la bouche de surface -18, coopérant avec le refoulement par le faisceau 20, un courant régulier d'eau s'établit dans le canal 12 de l'amont constitué par l'ouverture 12b communiquant avec le bassin 11 vers l'aval où est placée la bouche d'aspiration de surface 18.Le rayonnement solaire pénètre par le vitrage 12a pour s'absorber sur le fond noirci 12c formant surface de captation, -qui s'échauffe, et le courant d'eau reprend l'énergie thermique absorbée par le fond 12c. Du fait de la circulation en circuit fermé, progressivement toute la masse d'eau dans le bassin 11 s'échauffe, La présence du vitrage 12a réduit les pertes thermiques par un double mécanisme. En premier lieu le vitrage 12a, qui est, comme il est connu, pratiquement opaque aux rayonnements infrarouges longs, c'est-à-dire de longueur d'onde correspondant au rayonnement d'un corps noir à la température acquise par le fond 12c, limite le rayonnement secondaire du fond par "effet de serre".Ensuite le vitrage 12c s'oppose à la diffusion dans l'atmosphère de la vapeur d'eau qui se dégage de l'eau échauffée au contact du fond 12c, et qui emporterait avec elle l'énergie latente de vaporisation. Cependant la vapeur dégagée se condense partiellement au contact du vitrage 12dans la mesure où celuici est plua froid que l'eau dans le canal 12, de sorte que finalement la température du vitrage est sensiblement stabilisée. Il en résulte donc que la plage qui entoure le bassin (voir figure 1) reste tiède, et offre aux usagers une surface de repos de contact agréable, ni froid, ni brûlant, La représentation en plan de la figure 3 fait mieux apparaître la disposition relative du bassin 21 et des canaux de ehauS- fage formés respectivement des sections 22 et 23, et des sections 24 et 25.Une cloison sépare l'extrémité amont de la section 22 de l'extrémité aval de la section 25, de même qu'une cloison sé- pare l'extrémité amont de la section 24 de l'extrémité aval de la section 23. L'eau refoulée du filtre 26b par les canalisations 29, 29' et les faisceaux de refoulement 30 et 30' dans le bassin 21 provoque le passage de l'eau du bassin 21 par les ouvertures 22b et 24b respectivement par les canaux 22, 23 et 24, 25, où elle s'échauffe avant d'être reprise par les bouches d'aspiration de surface 28 et 28'o Bien entendu la disposition en équerre des canaux n'est pas indispensable, et l'on pourrait réaliser des canaux rectilignes suivant les côtés du bassin, du moment que chaque canal comporte vers l'extrémité amont une- ouverture de communication avec le bassin, et à l'extrémité aval une bouche d'aspiration de surface, On pourrait aussi réaliser un canal unique faisant tout le tour du bassin de piscine, et également limiter l'étendue des canaux à une partie seulement du pourtour de bassin. En règle générale, pour des piscines établies dans des régions à climat tempéré, on s'efforcera d'équiper de canaux une etendue de plage telle que la surface en plan des canaux, qui définit la surface de captation, approche la moitié de la surface du bassin0 Bien que les canaux puissent être réalisés sur place à la construction de la piscine, il sera fréquemment préférable d'utiliser des éléments préfabriqués tels que représentés aux figures 4 et 5.Les canaux comporteront alors un élément amont 31, prévu avec une ouverture 31a de communication avec le bassin, et une paroi terminale 31b, un élément aval 32 avec une paroi terminale 32b ou est fixée une bouche 32a d'aspiration de surface, et d'éléments intermédiaires tels que 33, en gouttière, dont le nombre sera déterminé par la longueur du canal.Aux éléments de modèle 33 pourront s'ajouter des éléments d'angle pour réaliser des canaux en équerre, La structure en coupe des canaux apparaitra mieux sur la figure 5. le corps du canal 41 a une forme de gouttière avec un fond 41a de couleur noire ou foncée choisie pour absorber le rayonnement solaire et deux parois latérales 41b et 41c qui s'é- lèvent jusqu'au niveau de la plage 40. les sommets des parois latérales 41b et 41c comportent des feuillures pour le logement des bords de feuille 44 de verre capable. de supporter le poids des usagers. De place en place, des cornières transversales 45 sont prévues pour soutenir la plaque 44. Des joints souples 46 sont disposés dans les feuillures et sur les cornières 45 pour répartir la charge de la feuille 44 sur ses supports.La gouttière de canal 41 est disposée adjacente à la muraille 47 du bassin, surmontée d'un couronnement 48 en céramique. La profondeur de gouttière 41 est choisie pour que le niveau de l'eau 42 dans le canal, correspondant au niveau 43 de l'eau dans le bassin, soit sensiblement au tiers inférieur de la hauteur des parois 41b et 41c. De façon typique la largeur du canal sera de l'ordre du mètre, et la profondeur d'une quinzaine de centimètres0 La variante représentée aux figures 6 et 7 est une disposition simplifiée de la disposition de canaux. Comme on le voit sur la figure 6, l'élément de canal 50 est de forme de tube plat, avec un passage central 51 laminaire. La paroi sommitale 52 est de teinte foncée pour absorber le rayonnement solaire, et est disposée affleurant la plage, au contact de la muraille de bassin 56.Pour que le passage 51 soit complètement rempli d'eau et que; la surface de captation 52 soit au contact de l'eau, cette surface 52, par construction à un niveau supzrieur à celui de la surface 55 de l'eau du bassin, se trouve à un niveau hydrostatique inférieur au niveau de surface du bassin. Pour cela, l'ex- trémité aval du canal 50 est munie d' une bouche de refoulement 53 en arceau dont le bec de déversement 54 est situé à un niveau supérieur à celui de la plage, ce bec définissant le niveau hydrostatique zéro du canal 51o Comme on le voit mieux sur la figure 7, le canal 64 est disposé en aval du filtre 61 et de la pompe de circulation 62. Cette dernière aspire l'eau dans le bassin 60 par la bouche d'aspiration de surface 63, et refoule, à travers le filtre 61, dans l'extrémité amont 64a du canal 64. L'extrémité aval 64b du canal b4 est munie d'une bouche de refoulement 65 dont le bec 65a, à un niveau supcrieur à celui du canal 64 définit un niveau hydrostatique égal à celui de la surface 66 du bassin, Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits mais en embrasse toutes les variantes d'exécution0 REVEliDICATICNS 1. Dispositif de chauffage d'eau d'une piscine avec une plage périphérique d'accès à un bassin, comportant un capteur d'énergie solaire constitué par au moins un canal où pénètre l'eau du bassin, avec une profondeur faible devant la largeur et une surface de captation sensiblement horizontale à un niveau inférieur à celui de la surface du bassin et exposée au rayonnement solaire, caractérisé par l'implantation du capteur dans la plage et son insertion dans un circuit de circulation forcée d'eau se refermant par le bassin, le ou chaque canal s'étendant en longueur entre des extrémités amont et aval suivant la périphérie de pis cinq, 2.Dispositif selon la revendication 1, où la piscine est équipée de moyens usuels de filtration et traitement de l'eau, caractérisé en ce que les moyens de filtration et de traitement sont incorporés dans ledit circuit de circulation forcée0 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le capteur est recouvert de vitrage affleurant ladite plage et adapté à permettre l'accès au bassin0 4. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite surface de captation constitue fond de canal entre des parois latérales qui s'élèvent sensiblement jusqu'au niveau de plage au-dessus du niveau de surface du bassin0 5.Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit canal comporte près de l'extrémité amont une ouverture en libre communication avec le bassin et près de l'extrémité aval une bouche d'aspiration de surface vers le circuit de circulation forcée0 6. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite surface de captation constitue paroi sommitale de canal0 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit canal comporte près de l'extrémité amont un raccord audit circuit de circulation forcée, et près de l'extrémité aval des bouches de refoulement vers le bassin, 8. Dispositif selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou chaque canal est constitué d'une pluralité de tronçons accolables réunis par des joints étanches, avec au moins un tronçon d'extrémité amont et un tron çon d'extrémité aval différenciés0