Brevet FR2491609A1 — publié le 19820409

Bloc accumulateur de chaleur et application à un dispositif de stockage thermique La présente invention concerne l'accumulation de la chaleur, en particulier de celle fournie par des capteurs solaires à air. Actuellement, l'énergie thermique de l'air chauffé par passage dans des capteurs solaires est stockée dans des tas de cailloux. Le tas de cailloux présente un certain nombre d'inconvénients. L'irrégularité des cailloux rend difficile la mesure de la capacité calorifique du tas ainsi que la perte de charge que subit l'air tra- versant le tas. Avec le temps, le tas de cailloux se tasse, ce qui modifie ses caractéristiques thermodynamiques et provoque en outre une déri- vation pour l'air, ce qui diminue l'efficacité du tas. Un but de l'invention est de réaliser un bloc permettant la constitution, par assemblages d'une pluralité de blocs semblables, d'un dispositif de stockage thermique ne présentant pas les désa- vantages précités. L'invention a pour objet un bloc accumulateur de chaleur carac- térisé par le fait qu'il est constitué par du béton coulé sous une forme sensiblement parallélépipédique, et muni de canaux s'entendant parallèlement à l'une des arêtes du parallélépipède, d'une face à la face opposée. Avantageusement, le bloc présente, sur l'une des faces o débouchent les canaux, un évidement. Cet évidement permet, lorsqu'un dispositif de stockage thermique est constitué par une juxtaposition de plusieurs blocs du type précité, de lui conférer une faible conduction thermique dans le sens d'écou- lement de l'air, assurant ainsi un fort gradient de température entre l'entrée et la sortie. L'invention a également pour objet un dispositif de stockage thermique constitué par un empilement de blocs du type précité, carac- térisé an ce que les blocs sont disposés de manière que les canaux des divers blocs soient parallèles, ledit empilement étant enfermé dans un caisson étanche à l'air, par l'intermédiaire d'une isolation thermique, ledit caisson étant relié à un collecteur d'entrée et 24 9 160 9 -2- à un collecteur de sortie d'air. L'invention sera précisée par la description qui suit faite en référence au dessin annexé dans lequel: - les figures 1 à 3 sont des vues respectivement en élévation, de profil et de dessus d'un bloc selon l'invention - la figure 4 est une vue en coupe transversale d'un dispositif de stockage utilisant les blocs précités - la figure 5 est une vue en coupe selon la ligne V-V de la figure 4. - les figures 6 et 7 sont des vues partielles agrandies d'un dispositif de stockage d'énergie selon l'invention. Les figures 1 à 3 représentent un bloc 1 accumulateur de chaleur. Il a une forme générale sensiblement parallélépipédique et il est réalisé en béton. A titre indicatif et nullement-limitatif, ses dimensions sont, exprimées en centimètres, 36 x 18 x 20. Son poids est de 22 kg, ce qui correspond à un béton de densité 2,2 kg/dm3. La capacité calorifique du béton est de 0,25 Kcal/kg0C environ. Le bloc est percé de canaux 2, s'étendant parallèlement entre eux et parallèlement à une arête 3 du bloc, d'une face 4 à une face opposée 5. Un évidement 6 est pratiqué dans l'une des faces 4 o débouchent les canaux. Cet évidement permet à l'air de passer des canaux d'un d'un bloc aux canaux d'un bloc voisin même si les deux blocs ne sont pas rigoureusement alignés. En outre, cette disposition permet de conférer à un dispositif de stockage thermique constitués d'une pluralité de blocs jointifs une conduction thermique faible dans la direction de circulations de l'air, assurant ainsi un fort gradient de tempéra- ture entre l'entrée et la sortie du dispositif. Avantageusement, les canaux ont une section rectangulaire allongée ce qui assure un échange thermique optimum et une perte de charge minimale. La section des canaux diminue légèrement d'une face à l'autre pour faciliter le moulage. 2 4 9160 9 -3- Des entailles 7 et 8 sont ménagées sur deux faces opposées. Elle servent d'amorce de rupture pour casser un bloc en deux parties égales, ces demi-blocs étant utilisés dans un empilement en quinconce. Le bloc porte en outre des entailles rectangulaires 3A et 3B destinées à faciliter la manipulation et permettre le cerclage éventuel des empilements. A titre d'exemple non limitatif, un bloc de section 36 x 18 centimètres comporte deux rangées de 9 canaux de section intérieure 1 x 5 centimètres. Il y a ainsi une surface d'échange de 0,5 m2 par bloc. Les figures 4 et 5 montrent un-dispositif d'échange thermique fait d'un empilement sensiblement parallélépipédique de blocs 1 du type précité, disposés en quinconce; les canaux sont ici parallèles au plan du dessin de la figure 4 et l'air s'écoule parallèlement à ce plan, selon des filets horizontaux. On a désigné par la référence 9 un collecteur d'entrée et par 10 un collecteur de sortie. L'empilement repose sur une dalle 11 par l'intermédiaire d'une couche de sable 12, d'un isolant rigide 13 et d'une chappe 14. Les c8tés de l'empilement, ainsi que le sommet, sont enfermés dans une maçonnerie 15 formant caisson étanche à l'air avec interposition d'un mur de doublage 16 et d'un ou plusieurs couches d'isolant thermique 17. Les parois des collecteurs d'entrée et de sortie sont avanta- geusement revêtus d'une feuille d'aluminium 18 de protection contre la condensation. De même le sommet de l'empilement porte une couche isolante 20 et une couche 21 d'un matériau suffisamment souple pour absorber les dilatations de l'empilement. L'ensemble de l'empilement peut être ceinturé par des feuillards métalliques ou plastiques non représentés pour lui conférer une plus grande stabilité. Ces cerclages sont effectués dans les entailles 3A et 3B des blocs. L'empilement est avantageusement réalisé en quinconce comme le montre les figures. La figure 6 reproduit, agrandie et partiellement coupée, une- partie de la figure 4; cette figure montre que l'évidement 6, procure un contact de faible surface entre les blocs, dans la direction d'écou- lement de l'air, assurant ainsi une faible conductivité thermique 2 4 9 160 9 - 4- de l'ensemble dans la direction considérée et, par voie de conséquence, un fort gradient thermique dans cette direction. La figure 7, qui est une vue de dessus partiellement coupée de l'empilement, montre que l'évidement 6 permet à l'air de cheminer d'un bloc à l'autre bien que les divers canaux ne soient pas alignés. 24 9 160 9 REVENDICATIONS t/ Bloc accumulateur de chaleur caractérisé par le fait qu'il est constitué par du béton coulé sous une forme sensiblement parallélé- pipédique (1), et muni de canaux (2) s'entendant parallèlement à l'une des arêtes (3) du parallélépipède, d'une face (4) à la face opposée (5). 2/ Bloc selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il pré- sente, sur l'une des faces (5) o débouchent les canaux (2), un évi- dement (6). 3/ Bloc selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les canaux (2) ont une section rectangulaire allongée. 4/ Dispositif de stockage thermique constitué par un empilement de blocs selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les blocs sont disposés de manière que les canaux (2) des divers blocs soient parallèles, ledit empilement étant enfermé dans un caisson (15) étanche à l'air, par l'intermédiaire d'une isolation thermique (17)* ledit caisson étant relié à un collecteur d'entrée (9) et à un collec- teur (10) de sortie d'air. / Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les parois du collecteur sont revêtues d'une couche (18) métallique en aluminium. 6/ Dispositif de stockage thermique selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que l'empilement est ceinturé par des feuillards, métalliques ou plastiques (16). '7/ Dispositif de stockage selon l'une des revendications 4 à 6, carac- térisé par le fait que les blocs 1 sont disposés en quinconce.