Brevet FR2461226A1 — publié le 19810130

- 1 - La présente invention concerne un procédé de stockage de la chaleur par des compositions contenant au moins un hydrocarbure aliphatique saturé. Le problème posé par le stockage de la chaleur prove- nant d'une source qui ne fournit de l'énergie calorifique que de façon intermittente a fait l'objet de nombreuses études. C'est en particulier le cas du stockage de la chaleur d'origine solaire, qu'il est souhaitable de pouvoir utiliser en dehors des périodes d'ensoleillement, par exemple la nuit. Parmi les matériaux qui peuvent être employés comme réserves de calories, on a proposé des matières qui stockent les calories sans changer d'état physique, notamment de l'eau. On fait appel dans ce cas à la chaleur spécifique. On a également proposé des matières qui changent d'état lors du stockage; ce sont des matières à chaleur latente de fusion élevée, comme les hydrates de sels, tels que l'hydrate de sulfate de sodium Na2SO4, 10 H20, ou les hydrocarbures-paraffiniques solides à température ambiante. Il peut d'ailleurs s'agir, dans ce cas, d'un hydrocarbure paraffinique bien défini ou d'un mélange d'hydrocarbures. L'utilisation de tels hydrocarbures paraffiniques nécessite cependant que ceux-ci possèdent des propriétés particulières, notamment: - un point de fusion suffisamment bas; - un point de fusion bien défini, dans le cas de mélanges, car la différence de densité entre la phase solide et la phase liquide crée une ségrégation qui réduit la chaleur latente utilisable; une grande inertie chimique pour éviter la corrosion des équipements. Ces propriétés particulières ne sont pas toujours possédées par les hydrocarbures paraffiniques disponibles et notamment les mélanges d'hydrocarbures provenant du raffinage du pétrole brut. Les travaux effectués par la Demanderesse lui ont 2461 226 - 2 - permis de concevoir un moyen facilitant l'utilisation des hydrocarbures aliphatiques saturés pour le stockage de la chaleur. Le but de la présente invention est donc le stockage, de la chaleur par les hydrocarbures aliphatiques saturés. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de stockage de la chaleur par une composition contenant au moins un hydrocarbure aliphatique saturé, ledit procédé étant caractérisé en ce que la composition utilisée pour le stockage de la chaleur contient en outre au moins un acide gras choisi dans le groupe constitué par les acides gras ayant au moins 10 atomes de carbone. Dans le procédé selon la présente invention, l'hydro- carbure aliphatique saturé -ou le mélange d'hydrocarbures aliphatiques saturés- entrant dans la composition utilisée pour le stockage de la chaleur peut avoir un point de fusion égal ou supérieur à 200C. Il peut s'agir notamment des produits provenant du raffinage du pétrole brut et connus sous le nom de "paraf- fine", de 'cire' et de "pétrolatum". La "paraffine" est un mélange d'hydrocarbures saturés, comportant une structure cristalline et dont la tempéra- ture de fusion est comprise entre 350C et 660C; la majeure partie de la 'paraffine" est constituée par des hydrocar- bures aliphatiques saturés linéaires; la teneur en huile est généralement inférieure à 5%,4 en poids et, de préférence, inférieure à 1%. La "cire" est un mélange d'hydrocarbures saturés de masses moléculaires plus élevées que la paraffine; une cire comporte plus de molécules cycliques et ramifiées et est également plus riche en huile que la paraffine; la cire est amorphe, sa température de fusion est comprise entre 66 et 100'C. Le "pétrolatum" est un mélange d'hydrocarbures saturés obtenu lors de la préparation de la 'paraffine" ou de la "cirel par déparaffinage de l'huile. Il peut contenir - 3 - jusqu'à 25% en poids d'huile et avoir un point de fusion compris entre 20 et 500C. L'hydrocarbure saturé ou le mélange d'hydrocarbures saturés peut contenir des antioxydants comme, par exemple, le butylhydroxylanisol ou le butylhydroxytoluol. Les compositions utilisables dans le procédé selon l'invention contiennent en outre au moins un acide gras, ou un mélange de tels acides, dont la nature et le pour- centage en poids dans la composition varient selon la nature de l'hydrocarbure ou du mélange d'hydrocarbures entrant dans la composition. L'acide gras peut avoir un nombre d'atomes de carbone égal ou supérieur à 10 et peut être, par exemple, choisi dans le groupe constitué par l'acide stéarique, l'acide palmitique ou l'acide caprique. L'acide gras, ou le mélange d'acides gras, peut être pur ou plus ou moins purifié - il peut contenir notamment les produits à partir desquels il a été préparé. L'addition d'un acide gras, ou d'un mélange de tels acides, à l'hydrocarbure saturé ou au mélange de tels hydrocarbures,permet la formation d'un composé eutectique ayant un point de fusion plus bas que l'acide et l'hydro- carbure, ce point de fusion étant de plus bien défini. Le choix des constituants de la composition à utili- ser et des teneurs de ces constituants dépendra de l'appli- cation envisagée et de la température d'emploi de la composition. Le procédé selon l'invention peut être notamment appliqué au stockage de la chaleur d'origine solaire. Les figures 1 et 2 représentent, à titre non limitatif, des dispositifs de mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention pour une telle application. La figure 1 est une coupe partielle de la toiture 1 d'un local 2. La toiture 1 est constituée de deux plaques de verre 3 et 4, entre lesquelles est disposée une compo- sition 5 conforme à l'invention, qui contient: - 4- - 45% en poids d'une "paraffine' provenant du raffinage du pétrole brut et ayant un point de fusion voisin de 530C, - 55% en poids d'un acide stéarique commercial, ayant un point de fusion voisin de 531C. La composition elle-même a un point de fusion de 420C. Pendant les périodes d'ensoleillement, le rayonnement solaire représenté par les flèches 6 est transformé en chaleur par effet de la plaque 4. Cette chaleur est absor- bée par la composition 5. En dehors des périodes d'enso- leillement, la composition 5 restitue sa chaleur latente au local 2. Dans le cas de la figure 2, l'énergie solaire est captée par un capteur solaire 11. Dans ce capteur circule un fluide caloporteur comme, par exemple, de l'eau contenant un antigel. Ce fluide, après passage dans le capteur solaire o il est réchauffé pendant les périodes d'ensoleillement, est conduit, par la ligne 12, équipée d'une pompe de circulation-13, dans un échangeur 14. Le fluide ressort de cet échangeur par la ligne 15, qui le reconduit au capteur solaire. L'échangeur 14 est placé dans une capacité de stockage de la chaleur 16, contenant une composition de "paraffine' et d'acide stéarique identique à celle décrite ci-dessus en référence à la figure 1. La chaleur solaire est stockée par cette composition. Cette chaleur peut être utilisée pour la production d'eau chaude sanitaire comme représenté sur la figure 2. A cet effet, la capacité 16 est équipée d'un échangeur 17 alimenté en eau froide par la ligne 18. Après réchauffage grâce à l'échangeur 17, l'eau réchauffée ressort de la capacité 16 par la ligne 19 pour être conduite vers le poste d'utilisation. La chaleur solaire est stockée par la composition contenue dans la capacité 16 pendant les périodes d'enso- leillement, pour être restituée à l'eau de l'échangeur 17, 246 1226 - 5 - quand celle-ci est soutirée. Lorsque la chaleur. fournie par l'énergie solaire n'est pas suffisante, l'eau de la ligne 19 peut subir un deuxième réchauffage par une source de chaleur annexe (électricité, chaudière à mazout ou gaz), comme décrit par exemple dans le brevet n' 2 403 524, dont la Demanderesse est titulaire. -6- REVENDICATIONS 1.- Procédé de stockage de la chaleur par des composi- tions contenant au moins un hydrocarbure aliphatique saturé, ledit procédé étant caractérisé en ce que la composition utilisée pour le stockage de la chaleur contient en outre au moins un acide gras, choisi dans le groupe constitué par les acides gras ayant au moins 10 atomes de carbone. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'hydrocarbure saturé ou le mélange d'hydrocarbures saturés entrant dans la composition a un point de fusion égal ou supérieur à 20'C. 3.- Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le mélange d'hydrocarbures saturés est constitué par de la paraffine. 4.- Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le mélange d'hydrocarbures saturés est constitué par de la cire. 5.- Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le mélange d'hydrocarbures saturés est constitué par du pétrolatum. 6.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'acide gras est choisi dans le groupe constitué par l'acide stéarique, l'acide palmitique et l'acide caprique. 7.- Application du procédé selon l'une des revendica- tions 1 à 6 au stockage de la chaleur d'origine solaire.