Brevet FR2593896A1 — publié le 19870807

La présente invention concerne un chauffe eau solaire et plus particulièrement, un tel chauffe eau du type comprenant un panneau de captage et un réservoir de stockage. Les chauffe eau solaires classiques se composent généralement d'un capteur et d'un réservoir séparés, d'un dispositif de circulation forcée, et d'une régulation électronique. Ces chauffe eau s'adaptent relativement bien aux installations importantes pour lesquelles on ne peut envisager de fonctionnement en thermosiphon. Par contre, ils sont mal adaptés à l'habitat individuel, leur coût et leur sensibilité aux réglages de la régulation électronique pouvant entraîner des problèmes de rentabilité qui, parfois, stajoutent à un mauvais fonctionnement de l'installation. Une autre catégorie de chauffe eau solaires fonctionnent en thermosiphon. Le réservoir de stockage et les capteurs sont disposés à proximité l'un de l'autre, reliés par canalisations de faible longueur, le réservoir étant situé au minimum au même niveau que les capteurs. L'intérêt économique de ce type de chauffe eau est souvent supérieur à celui des chauffe eau classiques, bien que leur cout d'installation reste élevé. On a également proposé des chauffe eau stockeurs, dans lesquels le capteur et le réservoir de stockage sont confondus en une seule unité. Ces appareils donnent satisfaction en ce qui concerne les performances thermiques instantanées, mais se heurtent en exploitation à des problèmes de déperditions nocturnes importants ainsi qu'à des problèmes de confort d'utilisation, la quantité d'eau disponible à température élevée étant relativement faible. La présente invention vise à fournir un chauffe eau solaire dont le bilan thermique soit au moins équivalent à celui d'un chauffe eau stockeur, et comparable aux chauffe eau fonctionnant en thermosiphon en ce qui concerne les déperditions nocturnes, tout en assurant un profil de température de soutirage convenable. A cet effet, l'invention a pour objet un chauffe eau solaire comprenant un panneau de captage et un réservoir de stockage, caractérisé par le fait que ledit panneau, est en utilisation, incliné par rapport à l'horizontale, et comporte une paroi supérieure absorbant le rayonnement et une paroi inférieure isolante délimitant entre elles une enceinte dans laquelle de l'eau circule par effet de thermosiphon, et en ce que le réservoir de stockage est disposé le long du bord supérieur du panneau de captage avec sa partie inférieure communiquant directement avec ladite enceinte. La plus grande partie de l'eau chaude se trouve par conséquent dans le réservoir de stockage où elle peut tre bien isolée thermiquement de manière à limiter au maximum les déperditions. Far ailleurs, la circulation d'eau s'effectuant par thermosiphon, le cout d'un tel appareil est relativement faible puisqu'il ne nécessite ni circulateur, ni dispositif de régulation. L'installation du chauffe eau selon l'invention est également peu onéreuse puisqu'il se compose d'un seul ensemble, aucun raccordement n'étant à réaliser entre le panneau de captage et le réservoir de stockage. Enfin, les performances thermiques instantanées sont pratiquement aussi bonnes que celles des chauffe eau stockeurs. Avantageusement, on peut prévoir une séparation isolante entre lesdites parois du panneau de captage, ladite séparation étant, à son bord inférieur, séparée des parois de l'enceinte de manière à permettre la circulation de l'eau de la partie de l'enceinte située au-dessous de la séparation isolante à la partie de l'enceinte située au-dessus de la séparation. Cet agencement a essentiellement pour but de favoriser la circulation de l'eau par l'effet de thermosiphon, la séparation isolante permettant de conserver un écart de température plus important entre le fluide descendant le long de la paroi inférieure isolante et le fluide montant le long de la paroi supérieure absorbante. Le chauffe eau selon l'invention peut par ailleurs comporter, dans le réservoir de stockage, une lame déflectrice pour la séparation des écoulements entrant et sortant, ladite lame s'étendant au moins jusqu'à la communication entre le panneau de captage et le réservoir de stockage. Cette lame déflectrice peut d'ailleurs constituer un prolongement, dans le réservoir de stockage, de ladite séparation isolante. Dans un mode de réalisation particulier, un vitrage est prévu au-dessus de la paroi absorbante du panneau de captage de manière à limiter les déperditions thermiques. On décrira maintenant à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation particulier de l'invention, en référence au dessin schématique annexé représentant en coupe verticale un chauffe eau selon l'invention. Ce chauffe eau est constitué essentiellement de deux parties réunies en un seul ensemble à savoir, un panneau de captage 1 et un réservoir de stockage 2. Le panneau de stockage 1 est plan et le réservoir de stockage 2 est cylindrique et sensiblement tangent au panneau 1. En position de fonctionnement, le panneau 1 est incliné d'un certain angle par rapport à l'horizontale et lwaxe 3 du réservoir de stockage est horizontal. Dans cette position de fonctionnement, le réservoir 2 se trouve au-dessus du panneau 1, la liaison entre le réservoir et le panneau s'effectuant le long du bord supérieur du panneau et de la génératrice inférieure du réservoir. Le panneau de captage 1 est réalisé sous la forme d'une superposition de lames parallèles comprenant, à partir de la surface supérieure, un vitrage 4, une paroi 5 susceptible d'absorber le rayonnement solaire et réalisée par exemple en métal noir, une séparation isolante 6, et une paroi également isolante 7. Un encadrement 8 réalisé également en matière isolante assure la rigidité du panneau et son étanchéité. La tenue en pression est assurée par des moyens convenables tels qu'entretoises ou nervurage des parois. Les parois 5 et 7 délimitent une enceinte 9 dans laquelle est disposée la séparation 6. La séparation 6 divise par conséquent l'enceinte 9 entre une zone supérieure 10 située entre la séparation et la paroi 5, et une zone inférieure 11 située entre la séparation et la paroi 7. A sa partie inférieure, la séparation 6 ne se prolonge pas jusqu'à l'encadrement 8 de manière à laisser un espace 12 pour la circulation de l'eau. L'enceinte 9 est reliée à l'intérieur du réservoir de stockage 2 par une fente horizontale 13 se trouvant sensiblement le long de la ligne de contact entre le plan du panneau 1 et le cylindre du réservoir 2. La séparation isolante 6 se prolonge à travers la fente 13 jusqu'à l'intérieur du réservoir 2 en formant une lame défectrice 14. De ce fait, elle divise la fente 13 dans son épaisseur entre une fente inférieure 15 et une fente supérieure 16. La partie inférieure de l'enceinte 9 est raccordée en 17 à une arrivée d'eau froide, et la prise d'eau chaude s'effectue en 18 à la partie supérieure du réservoir de stockage 2. En fonctionnement, l'enceinte 9 et l'intérleur du réservoir 2 sont remplis d'eau. Dès que la température de la zone 10 de l'enceinte 9 est suffisante, le thermosiphon s'amorce, l'eau de la zone 10 montant vers le réservoir 2 et l'eau de la zone il descendant vers le passage 12. La zone 10 charge donc directement en eau chaude le réservoir de stockage 2 par l'intermédiaire de la fente 16, tandis que l'eau plus froide contenue à la partie inférieure du réservoir 2 descend dans le panneau de captage par la fente 16. La circulation au niveau des fentes 15 et 16 se trouve améliorée par la présence de la lame défectrice 14 qui sépare les flux entrant et sortant du réservoir de stockage. La présence de la séparation isolante 6 permet d'augmenter l'écart de température entre les zones 10 et 11, ce qui favorise la circulation du thermosiphon et permet de dimjruer les déperditions arrière du côté de la paroi 7, qui sont donc beaucoup plus faibles que dans un capteur classique dans la mesure où la température de la zone 11 est plus faible. Cette paroi isolante 6 permet également de diminuer le temps de réponse du panneau de captage. De plus, la présence d'un stock non stratifié permet d'assurer un volume d'eau chaude convenable à température constante. En outre, lors d'un soutirage, Je panneau de stockage est rempli par l'eau froide du réseau, ce qui limite encore considérablement les déperditions vers l'arrière. t-a nuit, les déperditions sont également limitées du fait que la plus grande partie de l'eau se trouve dans le réservoir 2 isolé, et qu'une couche d'air 19 emprisonnée entre le vitrage 4 et la paroi 5 permet également de limiter les pertes au niveau du panneau de captage 1. A titre d'exemple, pour un panneau de captage de 1 m2 de surface, ce panneau peut contenir environ 50 litres d'eau (de sorte que l'épaisseur de l'enceinte 9 est de l'ordre de 5 cm) et le réservoir de stockage 2 peut contenir 75 litres d'eau. Ce rapport important entre la quantité d'eau contenue dans le chauffe eau et la surface de captage est du au bon rendement de ce chauffe eau. Il est fonction des conditions d'utilisation et des niveaux de température que l'on désire atteindre. En fait, ce rendement est du même ordre de grandeur que celui d'un chauffe eau stockeur performant. Par contre, ses déperditions nocturnes sont plus faibles. Diverses variantes et modifications peuvent bien entendu être apportées à la description qui précède, sans sortir pour autant du cadre ni de l'esprit de l'invention. C'est ainsi, en particulier, que le panneau 1 peut être prévu bombé plutôt que plan, de manière à mieux résister à la pression du fluide. De même, le panneau 1 peut être réalisé sous la forme d'une juxtaposjtion de tubes parallèles. REVENDICATIONS 1 - Chauffe eau solaire, comprenant un panneau de captage (1) et un réservoir de stockage (2), caractérisé par le fait que ledit panneau est en utilisation, incliné par rapport à l'horizontale, et comporte une paroi supérieure (5) absorbant le rayonnement et une paroi inférieure isolante (7) délimitant entre elles une enceinte (9) dans laquelle de l'eau circule par effet de thermosiphon, et en ce que le réservoir de stockage est disposé le long du bord supérieur du panneau de captage, avec sa partie inférieure communiquant directement avec ladite enceinte. 2 - Chauffe eau selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte une séparation isolante (6) entre lesdites parois du panneau de captage, ladite séparation étant, à son bord inférieur, séparée des parois de l'enceinte, de manière à permettre la circulation de l'eau de la partie (11) de ?enceinte située au-dessous de la séparation isolante à la partie (10) de l'enceinte située au-dessus de la séparation. 3 - Chauffe eau selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'il comporte, dans le réservoir de stockage, une lame déflectrice (14) pour la séparation des flux entrant et sortant, ladite lame s'étendant au moins jusqu'à la communication entre le panneau de captage et le réservoir de stockage. 4 - Chauffe eau selon l'ensemble des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que ladite lame déflectrice constitue un prolongement dans le réservoir de stockage de ladite séparation isolante. 5 - Chauffe eau selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il comporte un vitrage (4) au-dessus de la paroi absorbante du panneau de captage.