Brevet FR2570477A1 — publié le 19860321

DISPOSITIF DE CHAUFFAGE SOLAIRE EN IwARGELLE POUR PISCINE ET SON PROCEDE DE FABRICATION. La présente invention a pour objet la réalisation facile,à la portée de tout bricoleur ou professionnel non spécialise, d'un système de chauffage solaire de piscine esthétique,peu encombrant et peu coûteux,par ruisseIWment de 1'eau de la piscine dans des cuves à effet de serre disposées sur le pourtour de la piscine en lieu et place de la marelle habituelle. La fig.I représente shématiquement une de ces cuves vue d'en haut,avant n;ise en place des plaques I,2 et 3. La fig.2 représente une coupe selon l'axe K-K' perpendicu laire au bord de la piscine. La fig.3 représente une coupe selon l'axe 0-0' traversant le système d'évacuation. La fig.4 représente une coupe selon l'axe M-M' traversant le système d'alimentation. Le système comporte les éléments suivants: b/Des cuves peu profondes en forme de bacs,en principe carrées ou rectangulaires (C) réalisées en matière plastique (A) minces,d'une seule pièce,transparentes ou colorées,résistantes au soleil et à l'eau de piscine et ses additifs,moulées en usine,faciles et légères à transporter,et dont la forme est tellequ'il suffit sur place de les retourner et les rem plir par leur face inférieure de ciment ou de béton (B) pour obtenir,après durcissement et nouveau retournement,une cuve prête à être scellée en place,le ciment ou le béton lui donnant la rigidité et solidité nécesalre,et le plastique lui donnantà la fois les qualités de surface requises et la forme précise adéquate pour permettre la pose de tous les autres éléments de façon simple et précise pour assurer un rendement optimal,déterminer l'épaisseur de la lame d'eau de ruissèlis ment,en orientér l'écoulement et l'évacuation. Ces cuves en plastique comportent un. fond en simple épais seur,et des parois latérales en double épaisseur laissant entre elles un espace destiné à être comblé de ciment ou de béton,l'externe dépassant le niveau du fond jusqu'au niveau N'de façon à ce que par un remplissage à ras-bord on obtienne exactement l'épaisseur nécessaire de renforcement du fond..de la cuve. Le fond des cuves en plastique comporte des ondulations orientées éventuelles pour guider l'écoulement,des bosselures éventuelle s (a) pour servir d'appui à la plaque de captation(3) ainsi que d'éventuels supports de complément aux plaques I et 2 La paroi latérale interne présente sur tout son pourtour deux retraits superposés en marche d'escalier pour servir d'appui aux plaques I et 2 ,de façon à ce que la plaque I se place à ras du bord de la cuve et la plaque 2 antibuée à distance adéquate quelques millimètres en dessous.Du côté opposé à à la piscine elle comportera de plus un renfoncement vertical en gouttière depuis le fond jusqu'au bord supérieur qu'il échancrera en l'enjambant pour laisser passage au tuyau E d'alimentation.(En variante pourrait être prévu un. passage direct à travers la paroi.) Du côté piscine,un relèvement du fond en forme de pli rejoignant la paroi déterminera le niveau N de l'eau de ruisselement en servant de trop-plein,l'éau se déversant par dessus ce bord dans une cavité déterminée par ce pli et par un renfoncement S créé au dépens de la paroi et plongeant dans la base de celle-ci en se rétrécissant Jusqu'à affleurer à sa face inférieure N'.Le volume de cette cavité S sera suffisant non seulement pour absorber le débit d'évacuation de l'eau,mais comportera un excédent de capacité pour absorber un léger reflux éventuel dû aux vagues. Ce renfoncement de la paroi se prolonge jusqu'au bord supé rieur sous forme de gouttière légèrement évasée pour servir de cheminéeFde contrôle de la pression de l'air,non seulement à ce niveau,mais à chaque niveau de la cuve puisque s'y ouvriront l'espace entre les plaques I et 2 et celui entre la pla que 2 et le niveau de l'eau. Cette cheminée aura une profondeur suffisante pour permettre le passage d'un doigt pour soulever et enlever si besoin les plaques I et 2. Une seconde cheminée analogue pourra etre prévue à un endroit qu oncque du pourtour dans le même but mais d'accès plus aisé. Au fond du renfoncement S viendra se raccorder un tube t d'évacuation de l'eau ,éventuellement muni d'un système simple antireflux, qui plongera sous le niveau de la piscine de façon à éviter le refroidissement de l'eau pendant son écoulement et supprimer le bruit qui,vu le nombre de cuves éventuellement nécessaire pourrait être gênant. Tous les plans vertieaux de la cuve seront réalisés légèrement inclinés de façon non seulement à faciliter le démoulage,mais aussi à nouvoir les empiler en les emboitant le plus profondément possible l'une dans l'autre pour le stockage et l'expédition. 20/ PLIQUE I : L'effet de serre est obtenu grâce à une plaque soit en verre. soit en matière plastique transparente aux rayons infrarouges du soleil ayant un effet de serre suffisant,qui se pose sur la première marche de la paroi interne prévue à cet effet,la face supérieure à ras du bord supérieur de la cuve,qui prend alors l'aspect d'un cadre. Le matériau doit être choisi suffisamment solide en fonction de la dimension de la cuve et des points d'appui pour résister aux chocs et sauts normalement supportés par une margelle de piscine,sans danger de rupture par les baigneurs.Sa sur face supérieure doit etre antidérapante spécialement pour pieds nus mouillés.Pour des raisons esthétiques elle pourrait entre colorée,en tenant compte bien sflr que toute diminution de rendement devra eAtre compensée par une augmentation de la surface globale des cuves. 30/ PLAQUE 2: quelques millimètre en dessous de la plaque I sera posé sur la deuxième marche une plaque en verre ou en matière plastique transparente aux rayons I.R. du soleil présentant un efede serre suffisant.Baignant dans la chaleur de la serreuempêchera le dépit de buée sur la plaque I (ce qui réduirait son rendement)en l'isolant de l'humidité de la cuve.Cetteplaque n'ayant à résister à aucune contrainte si ce n' est son propre poids,pourra être en un matériau beaucoup moins résistant et être par exemple une simple vitre claire. Cette plaque se situera à quelques millimètres au dessus du du niveau N de l'eau de ruissellement. 40/ PLAQUE 3: Dans le fond de la cuve repose le capteur de calories constitué par une plaque métallique protégée contre 1'oxydation et de couleur idéalement noire mate,mais pouvant pour des raisons esthétiques être d'une autre couleur foncée ayant un coefficient suffisant d'absorbtion des rayons I.R. du soleil.La position exacte de cette plaque par rapport au fond et par rapport au niveau de l'eau N sera déterminé soit par sa forme propre soit par des supports a prévus dans le relief du fond de la cuve,de façon à ce qu'elle capte le maximum de calories solaires tout en gardant avec l'eau de ruissellement le contact le plus étroit pour lui transmettre ra pidement ces calories. 5 /ALIICENTaTION: Toutes les cuves sont alimentées par l'eau de la piscine par l'intermédiaure d'un tuyau T qui est soit branché sur la sortie du systême de filtration soit,avec interposition d'un circulateur électrique sur-le tuyau d'entrée de la filtration ou directement dans la piscine.la première solution permet l'économie du circulateur,mais par contre l'alimentation est alors tributaire de la filtration qui,elle, ne fonctionne normalement pas en permanence,meme le jour. Le débit du circulateur et le calibre du tuyau T seront calculés en fonction du nombre de cuves à alimenter,de façon à avoir dans chaque cuve un débit dans des limites acceptables. I1 est important de noter quw le nombre de calories piégées ne dépend pas du débit de l'eau, qui peut donc varier sans inconvénient d'une cuve à l'autre,seule la température de l'eau à la sortie variera.Le raccordement des cuves au tube T pourra donc se faire par un simple raccord en T (r) de calibre éventuellement identique pour chaque cuve par soucis de standardisation, ou comportant un système simple de règlage, calculé de façon à avoir dans chaque cuve un débit suffisam ment lent pour être inaudible et suffisamment rapide pour éviter un échauffement excessif de l'eau, source de perte de calories par évaporation.Les différences de pression à la sortie de chaque raccord r sont compensées par la forme du tube E d'alimentation conçue non seulement pour briser le jet mais aussi pour faire chuter la pression par l'élargissement progressif de son calibre,de façon à ce que l'eau vienne baver en douceur et sans bruit au fond de la cuve.Ce tube E pourrait traverser la paroi,mais il parait plus facile pour le montage,l'étanchéité de la cuve et sa construction de lui faire enjamber le bord dans un renfoncement prévu pour cela.Le tube T et le raccord r auront-intéret à être enterrés le long des cuves pour raison d'esthétique et d'insonorisation. PROCèDE DE FABRICATION ET DE MONTAGE: La cuve en plastique sera réalisée en usine par moulage ou tout autre procédé,de même que le tube d'alimentation E et le tube t d'évacuation.Les plaques I et 3 et le raccord r seront également réalisés en usine.La plaque 2 peut entre une simple vitre et le tuyau T un banal tuyau d'arrosage ou d'amenée d'eau Le circulateur est du type utilisé en instal lations de chauffage d'habitations. Pour l'expédition et la vente les cuves pourraient être empilées dans une boite qui,renforc'e par du polystyrène de forme adéquate,pourrait servir de support à la cuve pendant son ren, lissage de ciment ou de beton pour éviter s'il y a lieu toute dlformation.Y seraient joints les autres accessoires et le mode d'emploi. 3ur place il ne resterait plus qu'à retourner la cuve sur son support éventuel et la remplir à ras-bord par sa face inférieure avec du ciment ou du béton.Si le plastique de la cuve est choisi transparent,avant de couler le ciment la face profonde pourrait au choix du client être peinte ou saupoudrée de gravillons ou léments décoratifs quelconques aux endroits qui seront visibles,c-à-d le bord supérieur et et la face externe côté piscine.L'isolation thernique du fond de la cuve pourrait être amélioré par interposition d'une feuille ou peinture réfléchissante. Après durcissement la cuve sera retournée et sera,c8té ciment,scellée au bord de la piscine en veillant simplement à la laisser déborder suffisamment pour dégager l'orifice de sortie des-tinée au tube t et réaliser du même coup une marche d'arrêt pour les vagues.Les autres éléments n'auront plus qu'à être posés en place et les raccordements réalisés, COMMEN?AIRES:: I /L'intér8t principal de l'invention étant sa simplicité et son faible coût le constructeur tendra au maximum à la standardisation des formes,l'acheteur personnalisant son installation par la disposition des cuves et le choix des couleurs.Les cuves pourraient notammant être rectangulaires avec l'alimentation E et l'évacuation S placés aux angles opposés,ce qui permettrait de les poser soit en perpendiculaires soit en parrallèle au bord de la piscine,et de las utiliser pour les coins. 20/ Les dimensions des cuves dépendront surtout de la résistance du matériau choisi pour la plaque I.Elles devraient être telles que,une fois remplies de ciment,leur poids reste compatible avec une mise en place facile à la main.Des dimensions de l'ordre de 50 x 70 cm et une épaisseur de 6 cm. semblent convenables.Rien n'empêche toutefois d'en concevoir de plus grandes,avec des supports intermédiaires éventuels pour les plaques I et 2. 30/Le nombre de cuves sera calculé en fonction du volume de la piscine,du climat local et des performances désirées. Du fait de leur position figée à l'horizontale le rendement par unité de surface sera évidemment réduit en conséquence par rapport aux panneaux solaires orientables,mais sera facilement compensé par une augmentation de surface en conséquence à faible coût et sans déparer le paysage.Au contraire un choix judicieux de la disposition des cuves,des couleurs et l'alternance éventuelle avec d'autres matériaux peut apporter un effet esthétique certain. 40/ L'arrêt du chauffage s'effectue soit par recouvrement des cuves,soit par interposition entre les plaques I et 2 d'une surface réfléchissante ou enlèvement de la plaque 3. Pour ce faire il suffit d'introduire un doigt dans la cheminée p pour soulever les plaques. So/Moyennant l'installation d'une pompe à chaleur la piscine ainsi équipée devient une source importante de calories pour le chauffage de l'hatitation,pour peu qu'on limite La déperdition de chaleur de l'eau par le vent et par convection,ne fut-ce que par un simple film en plastique non récupérable à défaut d'une vraie couverture.Chaque degré en effet d'une piscine de I00 M3 soit environ I2 M sur 5 M. représente une réserve suffisante pour porter théoriquement de 20 à 700 C. 2.000 litres d'eau. Cette utilisation pourrait éventuellement à elle seule - rentabiliser l'investissement. 60/ Même à défaut de piscine,les cuves solaires gardent un intérêt.Au lieu de la piscine utilisée comme réservoir de calories à basse température,le stockage des calories pourrait se faire dans des réservoirs de moindre capacité mais à plus haute température.Les cuves solaires pourraient sans modification être installées sur n'importe quelle surface plane,plateforme,terrasse,jardin ou sentier,un système de tuyauterie récoltant l'eau de sortie.Cette eau pourrait,par ralentissement adéquat du débit,atteindre une température de l'ordre de 50 C. sans perte de rendement excessive par évaporation.Elle serait déversée dans un récipient ouvert à la pression -atmosphérique,type chasse de toilette(arrivée d'eau de complément contrôlée par flotteur et trop-plein) de volume calculé en fonction du débit,d'où elle passerait dans un échangeur de température-réservoir type boiler h bituel de chauffage domestique pour y céder ses calories avant renvoi vers les cuves avec l'aide d'un circulateur.Pour obtenir une température plus élevée de stockage il suffira d'internoser une pompe à chaleur sur le circuit primaire avant l'échangeur. 70/ Du fait de sa forme légèrement évasée vers le haut et l'absence de toute tubulure le système est: particulièrement résistant au gel.En effet les tubes t et E peuvent être conçus en matériau souple et tous les autres tuyaux sont enterrés.Peu de précautions devront donc être prises en hiver. RENENDIOATIONS. 10/ Dispositif de chauffage solaire en margelle pour piscine caractérisé en ce qu'il est constitué de plusieurs cuves C en forme de bacs peu profonds,en nombre calculé en fonction de la puissance calorique désirée,comportant chacune une plaque transparente aux rayons infrarouges du soleil I , une plaque antibuée 2 transparente aux rayons infrarouges du soleil, un capteur de calories 3,une alimentation en eau de ruissellement E provenant de la piscine P,d'un régulateur de débit d'eau r,d'un régulateur p de la pression de l'air dans les cuves,d'un régulateur automatique de niveau d'eau N,un système d'évacuation S avec antivagues et antireflux t pour le retour de l'eau dans la piscine P,disposées sur le pourtour de la piscine en lieu et place de la margelle,qu'elle remplace. 20/Dispositif selon la revendication Iocaractérisé en ce que chaquè cuve C a une forme de bac peu profond réalisée en matière plastique mince A,moulée d'une seule pièce,transparente ou colorée,résistante au soleil et à l'eau de piscine et ses produits d'entretien,comportant un fond en simple épaisseur et les parois latérales en double épaisseur,a une forme et des qualités telles de surface qu'elle constitue par sa face infeieure un moule en creux destiné à être rempli de ciment ou de béton pour lui donner la rigidité nécessaire et qu'elle donne par sa face supérieure à la cuve les qualités de surface adéquates et la forme précise nécessaire pour permettre la pose de tous les autres éléments de façon simple et précise pour avoir un rendement optimal,déterminer le niveau N de liteau de ruissellement,en orienter le sens d'écoulement et d1évacuation,et comporte pour atterre ces objectifs un fond plat en simple épaisseur présentant des petites modifications de relief et bosselures pour l'orientation de ltécoulement de l'eau et pour servir de support à la plaque. 3 captrice de calories,et éventuellement aux deux plaques I et2 susjacentes et présentant cAté piscine un repli localisé de hauteur N se raecordant à la paroi latérale déterminant l'épaisseur de la lame d'eau de ruissellement en servant de tropplein,lequel fond se relève sur tout son pourtour pour constituer les parois latérales internes,lesquelles présentent sur tout le pourtour deux renfoncements superposés en forme de marches d'escalier destinées à servir d'assise aux plaques I et 2 ,du côté opposé à la piscine un renfoncement sensiblement semicylindrique à grand axe vertical depuis le fond de la cuve jusqu'au bord supérieur qu'il enjambe,pour laisser passage au tube E d'alimentation,et du coté piscine au niveau du trop-plein décrit ci-dessus un renfoncement S sensiblement semicylindrique à grand axe vertical,dont la partie supérieure p aboutissant au bord supérieur à l'air libre maintient à la pression atmosphérique les différents niveaux de la cuve,et l'inférieure ,d'une capacité calculée en conséquence récolte l'eau déversée par le trop-plein et l'amène à l'orifice de la face inférieur de la cuve au niveau N' où se raccorde le tube t ,éventuellement muni d'une valve ou autre systeme simple antireflux,plongeant sous le niveau de l'eau de la piscine assurant le retour de l'eau de ruiss-ellement à la piscine après son échauffement, ces parois internes se repliant au niveau du bord supérieur de façon à constituer un cadre affleurant à la face supérieure de la plaque I et se rabattant vers l'extérieur de façon sensiblement parallèle aux parois latérales internes pour constituer les parois latérales externes en laissant subsister entre elles un espace vide et dépassant le niveau du fond de la cuve jusqu'au niveau N',ctest-à-dire de l'épaisseur de ciment ou béton nécessaire au renforcement du fond, tous les plans verticaux de la cuve présentant une légère inclinaison telle que les cuves en plastique puissent s'empiler en s'emboitant le plus profondément possible les unes dans les autres. 30/ Dispositif selon les revendications IO et 20 caractérisé en ce que la plaque I transparente aux-rayons infrarouges du soleil est en verre ou en matière plastique ayant un effet de serre suffisant,présente une face supérieure antidérapante et est d'une solidité suffisante pour pouvoir,en fonction des points d'appui déterminés par la forme de la cuve, résister aux efforts de pressions et de chocs normalement supportés par une margelle de piscine à sa face supérieure. 40/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la plaque 2 transparente aux rayons infrarouges du soleil est en verre ou en matière plastique ayant un effet de serre sufiisantjest d'épaisseur et de solidité nettement moindre que la plaque I,se situe à quelques millimètres en dessous de la plaque I,de par la forme de la cuve,et à quelques millimètres au dessus du niveau N de l'eau de ruissellement. 50/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le capteur de calories 3 est constitué d'une plaque métallique protégée contre l'oxy- dation de couleur noire mate ou de couleur foncée ayant un coefficient suffisant d'absorbsion des rayons infrarouges du soleil et est posée près du fond de la cuve à une distance déterminée soit par les appuis prévus dans la forme du fond soit par sa forme propre de façon à être en contact étroit permanent avec l'eau de ruissellement tout en reçevant le maximum des rayons infrarouges du soleil ayant traversé les plaques I et 2 susåacentes. 60/ Dispositif selon l'une quelconque des revendication précédentes caractérisé en ce que l'alimentation de la cuve en eau de ruissellement est assuré par l'intermédiaire d'un tube E ,enjambant le bord supérieur de la cuve dans le renfoncement prévu à cet effet,ou traversant une des parois de la cuve,se raccordant à l'extérieur de la cuve au tube T d'amenée d'eau par l'intermédiaire du raccord r,ayant une forme telle qu'elle brise le Jet d'arrivée d'eau à la sortie du raccord r et fait chuter la pression de l'eau et sa vitesse d'écoulement par une augmentation progressive de son calibre et une forme large et aplatie à son extrémité interne qui s'ouvre au fond de la cuve en dessous du niveau5a. 70/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le système de régulation de debit r est constitué par un raccord tubulaire en T à brancher entre deux tronçons du tube T d'amenée d'eau et dont la branche perpendiculaire de sortie se branchant sur le tube E d'alimentation de la cuve a une section,éventuellement munie d'un système simple de règlage,calculée en fonction de la pression et du débit dans le tube T et du nombre de cuves alimentées nar lui de façon à obtenir dans chaque cuve un débit dans des limites comDatibles avec un bon rendement,le tube T étant lui même alimenté en eau de la piscine soit par raccordement sur la sortie du système de filtration de la piscinesoitavec interposition d'un circulateur,à un (:uelconque des tuyaux de sortie de la piscine ou directement dans la piscine elle-meme. 80/ Procédé de fabrication des dispositifs selon l'une quelconque des revendications précédentes:il comprend les étapes suivantes: a/ Préparation en usine des cuves C par moulage à la presse ou tout autre système,des plaques I ,2 et 3,du tubeE d'alimentation,du tube t d'évacuation et du raccord r, le tube T d'amenée d'eau étant lui du type couramment utilisé en conduites d'eau. b/ Sur place retournement de la cuve et remplissage à ras-bord avec du ciment ou du béton (B) de façon à combler l'espace prévu entre les deux faces des parois et recouvrir le fond de la cuve d'une épaisseur suffisante prédéterminée par la forme de la cuve et laisser ouverte la sortie de la cavité S d'évacuation,avec interposition éventuelle entre le plastique et le ciment ou béton de couleur,gravier ou tout autre élément décoratif ou réfléchissant. c/ Après durcissement du ciment ou béton,retournement de la cuve côté matière plastique vers le haut,c8té ciment vers le bas et scellement au bord de la piscine en lieu et place de la margelle,en veillant à faire déborder la cuve coté piscine suffisamment pour dégager l'orifice de sortie de la cavité S et constituer en meme temps un rebord d'arr8t des vagues.Suivant le nombre de cuves nécessaires et l'aspect esthétique recherché celles-ci seront placées soit côte-à-c8te soit en alternance avec d'autres matériaux sur le pourtour de la piscine. d/ Be tube d'évacuation sera fixé,eventuellement par collage,le tube E sera posé et éventuellement collé dans la gouttière prévue et raccordé au tube X par l'intermédiaire du raccord r.Les plaques I,2 et 3 seront simplement posées en place prévue.