Brevet FR2464442A1 — publié le 19810306

La présente invention concerne les appareils de chauffage solaire. Plus précisément, elle concerne les appareils de chauffage solaire du type qui comporte au moins un panneau collecteur d'énergie solaire, ayant un conduit interne de circulation d'air et des tuyauteries d'entrée et de sortie communiquant avec ce conduit, un réservoir d'eau, un dispositif d'introduction d'eau dans une par- tie inférieure du réservoir et de retrait de l'eau d'une zone supérieure du réservoir, un échangeur de chaleur associé au réservoir et raccordé aux tuyaute- ries d'entrée et de sortie du panneau collecteur, l'é- changeur de chaleur étant destiné à chauffer l'eau qui se trouve dans le réservoir à l'aide de la chaleur fournie à l'air dans le panneau collecteur, et un ven- tilateur électrique assurant une circulation forcée de l'air dans le conduit interne du panneau collecteur. L'invention concerne un appareil perfectionné de chauffage solaire du type précité dont la construction est simple et peu coûteuse. Plus précisément, l'invention concerne un appareil de chauffage solaire du type qui comporte au moins un panneau collecteur d'énergie solaire ayant un conduit interne de circulation d'air et des tuyauteries d'entrée et de sortie d'air communiquant avec ce con- duit, un réservoir d'eau, un dispositif d'introduction d'eau dans une zone inférieure du réservoir et de re- trait de l'eau d'une zone supérieure du réservoir, un échangeur de chaleur associé au réservoir et relié aux tuyauteries d'entrée et de sortie du panneau col- lecteur, l'échangeur de chaleur étant destiné à chauf- fer l'eau qui se trouve dans le réservoir à l'aide de la chaleur fournie à l'air dans le panneau collecteur solaire, et un ventilateur électrique assurant une cir- culation forcée de l'air dans le conduit interne du panneau collecteur; selon l'invention, l'échangeur de chaleur comporte un bottier isolant qui entoure le réservoir d'eau et qui est séparé de la surface de ce dernier par une cavité formée autour du réservoir et communiquant avec la tuyauterie d'entrée et la tuyaute- rie de sortie, et des cloisons placées dans la cavité et délimitant un trajet prédéterminé de circulation d'air dans la cavité entre la tuyauterie de sortie et la tuyauterie d'entrée. Ainsi, l'invention concerne un dispositif d'échange de chaleur avec le réservoir d'eau, de cons- truction simple et peu coCteuse. Le réservoir est de préférence sous pression et il peut être analogue à de nombreux égards à un chauffe-eau électrique domestique normal. Dans un mode de réalisation avantageux-de l'invention, les cloisons sont disposées de manière que l'air provenant du panneau collecteur solaire et qui pénètre dans la cavité circule d'abord sur la sur- face d'une moitié du réservoir puis sur la surface de l'autre moitié. Lorsque le réservoir d'eau et le bottier isolant sont sous forme de corps cylindriques coaxiaux, les cloisons peuvent comprendre deux parois radiales qui sont raccordées à la paroi externe du réservoir et à la paroi interne du bottier, ces parois de séparation étant disposées dans un plan diamétral commun contenant l'axe du réservoir d'eau. De préférence, des capteurs de température sont associés respectivement au panneau collecteur d'énergie solaire et au réservoir respectivement, ces capteurs étant reliés à un thermostat différentiel destiné à commander le fonctionnement du ventilateur lorsque la différence entre les températures détec- tées par les capteurs dépassent une valeur prédétermi- née. Le réservoir d'eau peut en outre comporter un dispositif de chauffage sous forme d'une résistance électrique immergée, fonctionnant lorsque l'énergie solaire disponible ne suffit pas au chauffage convenable de l'eau qui se trouve dans le réservoir. Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la tuyauterie d'entrée et la tuyauterie de sortie du panneau collecteur sont raccordés à la cavité qui entoure le réservoir par l'intermédiaire d'un dis- positif distributeur ayant une entrée principale et une sortie principale d'air, ce dispositif distribu- teur étant destiné à raccorder la tuyauterie d'entrée et la tuyauterie de sortie respectivement à la cavité et à l'entrée et à la sortie principales respective- ment de manière que l'air chauffé dans le panneau col- lecteur puisse être utilisé directement ou aussi indi- rectement pour le chauffage de l'eau qui se trouve dans le réservoir. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une coupe schématique d'un appareil de chauffage d'un premier mode de réalisation de l'invention; - la figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure i; - la figure 3 est une coupe schématique d'un second mode de réalisation de l'invention. Les références identiques sont utilisées sur les différentes figures pour la désignation d'éléments correspondants. La référence 1 désigne un panneau collecteur- d'énergie solaire de type connu, ayant un conduit interne de circulation forcée d'air, le panneau ayant une tuyauterie 2 d'entrée et une tuyauterie 3 de sor- tie qui communiquent avec le conduit interne. Un réservoir d'eau 4 résistant à la pression, qui peut être analogue à tous égards à un chauffe-eau électrique domestique normal, a une tuyauterie 5 d'ali- mentation destinée à transmettre de l'eau à la partie inférieure du réservoir et une tuyauterie 6 de retrait d'eau de la partie supérieure du réservoir. Un boîtier 7 d'une matière d'isolation thermique entoure le réser- voir 4, coaxialement, et est séparé de ce dernier par une cavité 8 (figure 2) qui communique par un canal 9 d'entrée et un canal 10 de sortie formés à la partie inférieure du bottier isolant 7, avec la tuyauterie 3 de sortie d'air et la tuyauterie 2 d'entrée d'air res- pectivement. Un ventilateur aspirant 11, entraîné par un moteur électrique 12, est placé dans la tuyauterie 3 de sortie et est destiné à extraire l'air du panneau 1. Deux parois radiales 13 qui se raccordent à la paroi externe du réservoir 4 et à la paroi interne du boîtier isolant 7 sont formées dans la cavité 8. Ces parois radiales 13 sont disposées dans un plan diamétral commun contenant l'axe longitudinal du réservoir 4. La cavité 8 constitue en fait un échangeur de chaleur qui assure la transmission de la chaleur de l'air chauffé par l'nergie solaire et retiré du panneau 1 à l'eau du réservoir 4. - Un thermostat différentiel 14 qui est relié au réseau 15 d'alimentation électriquea un capteur as- socié 16 de température placé près de la sortie d'air du panneau collecteur 1 et un capteur 17 de température placé dans la partie inférieure du réservoir 4. Le ther- mostat différentiel 14 est r.elié électriquement au mo- teur électrique 12 afin qu'il commande celui-ci lors- que la différence entre lestempératuro détectée par les deux capteurs 16 et 17 dépasse une valeur prédéter- minée. Un dispositif 18 de chauffage comprenant une résistance électrique immergée est placé dans le réser- voir 4 et est relié au réseau 15 d'alimentation par l'intermédiaire d'un commutateur manuel 19. Le dispo- sitif 18 de chauffage est alimenté par fermeture du commutateur 19 lorsque l'énergie solaire disponible ne suffit pas au chauffage convenable de l'eau contenue dans le réservoir 4. La commutation du fonctionnement du dispositif 18 de chauffage électrique peut être commandée automati- quement par le thermostat différentiel 14. L'appareil de chauffage solaire représenté sur la figure 1 fonctionne de la manière suivante. Lorsque la différence entre les températures détectées par les capteurs 16, 17 dépasse la valeur prédéterminée indi- quée, le thermostat différentiel 14 commande le fonc- tionnement du moteur 23 du ventilateur si bien que le ventilateur 11 assure la circulation forcée de l'air dans le panneau collecteur 1. L'air chauffé par l'éner- gie solaire, dans le panneau 1, pénètre dans la cavité 8 par l'intermédiaire de la tuyauterie 3 de sortie et du canal 9 d'entrée. L'air remonte dans la cavité 8, longitudinalement, sur la surface de la moitié du ré- servoir 4. A l'extrémité supérieure de ce réservoir, l'air passe à la partie supérieure de la cavité 8 entre la face d'extrémité supérbure du réservoir 4 et le bottier 7, puis descend longitudinalement dans la ca- vité 8, dans l'autre sens, sur la surface de l'autre moitié du réservoir 4. L'air s'échappe de la cavité par le canal 10 de sortie et pénètre à nouveau dans le panneau collecteur 1 par la tuyauterie 2 d'entrée. Le mode de réalisation de la figure 3 diffère de celui des figures 1 et 2 uniquement en ce que la tuyauterie 2 d'entrée et la tuyauterie 3 de sortie du panneau collecteur 1 communiquent avec les panneaux 10 et 9 respectivement par l'intermédiaire d'un dispositif distributeur 20. Ce dernier est du type décrit et re- présenté dans la demande de brevet français n' 79.15 697 déposée le 19 juin 1979. Le dispositif distributeur 20 a une entrée principale 21 d'air et une sortie principale 22 d'air et est destiné à raccor- der les tuyauteries 2 et 3 à l'entrée 21 et à la sortie 22 respectivement ainsi qu'aux canaux 10 et 9. Ainsi, l'air quittant le panneau collecteur 1 par la tuyauterie 3 de sortie peut être dirigé en totalité ou en partie, suivant le réglage du dispositif distributeur 20, vers la sortie principale 22 si bien qu'une partie au moins de l'air chauffé dans le panneau collecteur 1 peut être utiliséedirectement. Lorsqu'une partie ou la totalité du courant d'air circule dans la sortie 22, une quantité correspondante d'air pénètre dans le dis- positif distributeur 20 par l'entrée principale 21 et circule dans la tuyauterie 2 d'entrée du panneau col- lecteur. Le dispositif distributeur 20 permet l'utili- sation indirecte de l'air chauffé par le panneau col- lecteur 1 pour le chauffage de l'eau du réservoir 4 et en même temps permet l'utilisation directe d'une quantité réglée de cet air chauffé. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décritsuniquement à titre d'exemple non limita- tif sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil de chauffage solaire, du type qui com- prend au moins un panneau collecteur d'énergie solaire ayant un conduit interne de circulation d'air et des tuyauteries d'entrée et de sortie d'air qui communiquent avec le conduit, un réservoir d'eau, un dispositif d'in- troduction d'eau dans une zone inférieure du réservoir et de retrait d'eau d'une zone supérieure du réservoir, un échangeur de chaleur associé au réservoir et raccordé aux tuyauteries d'entrée et de sortie du panneau col- lecteur, l'échangeur de chaleur étant destiné a chauf- fer l'eau présente dans le réservoir par utilisation de la chaleur fournie à l'air dans le panneau collec- teur, et un ventilateur électrique assurant une circula- tion forcée de l'air dans le conduit interne du panneau collecteur d'énergie solaire, ledit appareil de chauf- fage solaire étant caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur comprend un bottier isolant (7) qui entoure le réservoir d'eau (4) et qui est séparé de la surface de ce dernier par une cavité (8) formée autour du ré- servoir (4) et communiquant avec la tuyauterie d'entrée (2) et avec la tuyauterie de sortie (3), et des cloisons (13) de séparation formées dans la cavité (8), délimi- tant un trajet prédéterminé de circulation d'air dans la cavité (8) entre la tuyauterie de sortie (3) et la tuyauterie d'entrée (2). 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réservoir d'eau (4) est un réservoir capa- ble de supporter une pression. 3. Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les parois (13) de séparation sont disposées de manière que le courant d'air provenant du panneau collecteur(l) et qui pénètre dans la cavité (8) circule d'abord sur la surface d'une moitié du ré- servoir (4) puis sur la surface de l'autre moitié du réservoir M). Appareil selon la revendication 3, du type dans 4. lequel le réservoir d'eau et le bottier isolant sont sous forme de corps cylindriques coaxiaux, ledit appa- reil étant caractérisé en ce que les cloisons de sé- paration comportent deux parois radiales (13) qui sont raccordées à la paroi externe du réservoir (4) et à la paroi interne du bottier (7), ces parois radiales (13) étant disposées dans un plan diamétral commun contenant l'axe du réservoir d'eau (4). 5. Appareil selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que des capteurs de température (16, 17) sont associés au panneau collec- teur (1) et au réservoir d'eau (4) respectivement, ces capteurs rentiel (14) destiné à commander le fonctionnement du ventilateur (11) lorsque la différence entre les températures détectées par les capteurs (16, 17) dépasse une valeur prédéterminée. 6. Appareil selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce qu'un dispositif (18) de chauffage à résistance électrique immergée est associé au réservoir d'eau (4) et est destiné à être alimenté lorsque l'énergie solaire disponible ne suffit pas au chauffage de l'eau contenue dans le réservoir (4) de façon convenable. 7. Appareil selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que la tuyauterie d'entrée (2) et la tuyauterie de sortie (3) sont rac- cordées à la cavité (8) entourant le réservoir (4) par l'intermédiaire d'un dispositif distributeur (20) ayant une entrée principale (21) et une sortie princi- pale (22) d'air, le dispositif distributeur (20) étant destiné à relier la tuyauterie d'entrée (2) et la tu- yauterie de sortie (3) à la cavité (8) et à l'entrée principale (21) et à la sortie principale (22) respec- tivement de manière que l'air chauffé dans le panneau collecteur (1) puisse être utilisé directement ou que l'air chauffé puisse être utilisé indirectement pour le chauffage de l'eau contenue dans le réservoir (4).