Brevet FR2475198A1 — publié le 19810807

La présente invention a pour objet une enceinte qui permet le stockage d'énergie solaire et assure l'échange et/ou le transfert thermique d'énergie solaire. On a désigné dans le titre et on continuera à désigner par la suite, sous la dénomination "enceinte" le stockage et/ou l'échangeur athermique. L'enceinte a la particularité d'associer le stockage et l'échangeur qui assure le transfert d'énergie solaire, pour une installation qui utilise un fluide gazeux caloporteur (comme l'air). Dans les dispositifs connus de ce genre, seul l'air ambiant était généralement utilisé, ce qui pose notamment des problèmes de "pollution" de cet air, soit au travers du stockage, soit dans les systèmes de captation d'énergie solaire. Par la suite nous désignons sous la dénomination "circuit primaire" l'ensemble composé des capteurs solaires au travers desquels passe le fluide gazeux caloporteur, les gaines qui véhiculent cet air, le trajet A vers B imposé à ce fluide gazeux caloporteur au travers de "l'enceinte" et les gaines de retour aux capteurs qui véhiculent le fluide gazeux caloporteur refroidi - Se reporter au dessin annexé 1/4 Egalement nous désignons sous la dénomination "circuit secondaire" l'ensemble composé des gaines qui véhiculent l'air repris des locaux vers "l'enceinte", le trajet imposé à cet air au travers de l'enceinte, et les gaines de retour qui restituent cet air réchauffé au contact de "l'enceinte", dans les locaux à chauffer. Voir dessin annexé 1/4. Nous verrons dans la description de l'invention que suivant les cas, l'enceinte peut etre utilisée pnur le chauffage comme pour le rafraîchissement. "L'enceinte" fait appel à un système connu (ou pas) de capteurs à air qui par insolation captent l'énergie solaire et transmet cette énergie au fluide gazeux caloporteur qui y circule. Cet air, soit par convection soit par une installation mécanique est véhiculé au travers de gaines prévues à cet effet vers "l'enceinte". Voir planche 1/4 annexée au dossier et 2/4. Dirigé en A il entre dans le compartiment 4 passe dans le compartiment 6 par les gaines 5, passe dans le compartiment 7 par les gaines 5, passe dans le compartiment 8 par les gaines 5, puis ressort du compartiment 8 en B après avoir transmis ses calories à la masse absorbante 14. A noter que ce circuit peut être répétitif suivant la puissance de l'installation. L'air ambiant des locaux à chauffer est puisé et véhiculé au travers de gaines prévues à cet effet vers "l'enceinte" en C voir planche 1/4 et 2/4. Introduit en C, il entre dans le compartiment 9, passe dans le compartiment 11 par les gaines 10, passe dans le compartiment 12 par les gaines 10, passe dans le compartiment 13 par les gaines 10, puis ressort du compartiment 13 en D d'où il est véhiculé par un circuit de gaines de distribution après s'être réchauffé dans la masse 14 qui restitue une partie de ses calories. Les dimensions de l'enceinte sont variables suivant la nature du projet auquel elle se rapporte. Telle qu'elle est présentée, dessin -annexé 2/4, la masse 14 est constituée d'un béton vibré ou toute autre matière solide ou liquide dont la masse volumique, la capacité calorifique et l'inertie thermique sont fournis par les calculs classiques selon les besoins. Cette masse 14 est parcourue dans un sens par le réseau primaire composé par des tubes 5 métalliques (ou autres) de section et en nombre variable selon les besoins. Perpendiculairement à ce réseau primaire de tubes 5 métalliques (ou autres) est disposé le réseau secondaire composé de tubes 10 métalliques (ou autres) de section et en nombre variable selon les besoins. Voir planche 2/4 et 3/4. Le réseau primaire de tubes 5 métalliques ou autres) débouche dans les compartiments 4, 6, 7, 8 formant chicanes et dont le nombre est fonction des besoins. Voir planche 2/4. Le réseau secondaire de tubes 10 métalliques (ou autres) débouche dans les compartiments 9, 11, 12, 13 formant chicanes et dont le nombre est fonction des besoins. Voir planche 2/4. Les deux réseaux de tubes 5 et 10 sont bien distincts, noyés par couches successives et en alternance pour une bonne répartition dans la masse absorbante 14, perpendiculairement l'un par rapport à l'autre suivant une répartition qui varie selon les cas d'exploitation de l'enceinte. Voir planche 3/4. Les compartiments 4, 6, 7, 8, dunt le nombre est non limitatif, du circuit primaire communiquent entre eux (formant chicanes) par le réseau de tubes 5. Voir planche 2/4. Les compartiments 9, 11, 12, 13, dont le nombre est non limitatif, du circuit secondaire communiquent entre eux (formant chicanes) par le réseau de tubes 10. En aucun cas suivant l'invention, les compartiments 4, 6, 7, 8 et les compartiments 9, 11, 12, 13 ne communiquent entre eux. Tels que représentés sur le dessin annexé 2/4 les compartiments du circuit primaire 4, 6, 7, 8 et les compartiments du circuit secondaire 9, 11, 12, 13 forment des chicanes gracie aux séparations 15 de compartiment. Ces chicanes ne sont pas toujours indispensables, mais elles ont pour incidence si besoin est d'augmenter la surface d'échange thermique puisque le fluide gazeux caloporteur est dans ce cas amené à traverser 2, 3 fois et plus, la masse absorbante 14. Les dimensions et le nombre de ces compartiments du circuit primaire 4, 6, 7, 8 ainsi que celles des compartiments 9, 11, 12, 13 peuvent varier suivant les débits exigés par les calculs classiques, pour le fluide gazeux caloporteur ainsi que pour le circuit d'air de restitution. Les compartiments du circuit primaire 4, 6, 7, 8 ainsi que les compartiments du circuit secondaire 9, 11, 12, 13 sont limités extérieurement en 3. Les parois de ces compartiments peuvent être en tout matériau (blocs de béton enduit par exemple) et doivent présenter une surface interne lisse offrant un minimum de résistance à l'air, ou au fluide gazeux caloporteur. Le cloisonnement 3 est enveloppé d'un matelas isolant 2 d'une épaisseur variable selon le matériau choisi et le degré d'isolation déterminé par les calculs classiques thermiques. Le matelas isolant 2 est lui-meme protégé par une enveloppe protectrice 1 de nature à résister aux agressions auxquelles pourrait être exposée l'enceinte dans le temps. Voir planches 2/4 et 3/4. Le matériau choisi pour l'enveloppe protectrice i peut être constitué de blocs de béton enduits/ou pas, d'épaisseurs variables. L'enceinte se caractérise par le fait que le circuit primaire du fluide gazeux caloporteur qui va de A vers B est auto-équilibré. Cela veut dire que chaque filet du fluide gazeux caloporteur parcourt la çême distance ene A et B, quelque soit le compartiment 4, 6, 7, 8 du circuit primaire et les gaines 5 au travers de la masse 14. Voir dessin annexé 2/4. Pour réaliser cet équilibrage si A est en arrivée haute du fluide caloporteur, la sortie B est en reprise basse et inversement si besoin est. On réalise aisément cette reprise basse soit par une sortie basse directe de l'enceinte soit si l'on souhaite avoir une gaine en partie haute de l'enceinte, en aménageant une chicane de reprise d'air dans le bas du dernier compartiment du circuit primaire. Voir dessin annexé 4/4 (compartiment unique pour une meilleure lecture du dessin). L'enceinte se caractérise également par le fait que le circuit secondaire qui va de C vers D de l'air à réchauffer est aussi auto-équilibré suivant le même principe que le circuit primaire qui va de A vers B. REVENDICATIONS 1. Enceinte de stockage et de transfert thermique caractérisée en ce que la masse absorbante 14 en béton, ou toute autre matière solide ou liquide est parcourue par deux réseaux distincts de gaines tubulaires en nombre et de section variable, et orthogonalement. L'un des réseaux 5 assure le passage d'un fluide gazeux caloporteur ; l'autre 10, le passage d'un volume d'air à restituer. Ces deux réseaux vus en plan sont perpendiculaires l'un par rapport à l'autre et stratifiés dans l'espace de la masse absorbante 14. 2-. Enceinte de stockage et de transfert thermique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux circuits primaire de A vers B et secondaire de C vers D sont rigoureusement indépendants et ne communiquent en aucun cas. 3. Enceinte de stockage et de transfert thermique selon les revendications 1, 2 caractérisée par le fait que le ci cuit primaire de A vers B et le cicuitsecondaire de C vers D sont auto-équilibrés. C'est à dire que pour chacun des circ- ts, chaque filet d'air parcourt la même distance de A vers B quelque soit le trajet, également pour le circuit qui va de C vers D. 4. Enceinte de stockage et de transfert thermique selon les revendications 1, 2, 3 considérées séparément ou dàns leur ensemble caractérisée par le fait que ce système évite tout risque de pollution de l'air à réchauffer par le fluide gazeux caloporteur. 5. Enceinte de stockage et de transfert thermique selon les revendiqations 1, 2, 3, 4 considérées séparément ou dans leur ensemble caractérisées par le fait qu'on peut lui donner toute forme possible. 6. Enceinte de stockage et de transfert thermique selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5, considérées séparément ou dans leur ensemble caractérisée en ce qu'elle peut être indifféremment utilisée pour la climatisation diurne ou nocturne. 7. Enceinte de stockage et de transfert thermique selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 considérées séparément ou dans leur ensemble caractérisée par le fait d'une mise en oeuvre facile soit artisanalement soit au stade de la préfabrication. 8. Enceinte de stockage et de transfert thermique selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 considérées séparément ou dans leur ensemble caractérisée par le fait que la configuration du système se prête à toute utilisation avec adjonction sur D d'une batterie d'appoint et de ventilateurs mécaniques sur D et B (ou tout autre moyen d'appoint);