Brevet FR2612616A1 — publié le 19880923

APPAREIL DE CHAUFFAGE A ENERGIE SOLAIRE, DU TYPE PORTATIF L'invention concerne un appareil de chauffage à énergie solaire comprenant, de façon classique, un capteur d'énergie solaire à circuit de liquide caloporteur et des moyens d'échange de chaleur entre le liquide caloporteur et un milieu à chauffer. On connatt déjà de nombreuses réalisations d'appareils de ce genre, qui sont utilisés pour le chauffage d'installations fixes, telles que des maisons, des piscines, etc.... Ces appareils ont tous des dimensions et un poids tels qu'ils sont nécessairement installés de façon définitive et raccordés de façon permanente à un circuit d'utilisation de la chaleur captée, par exemple à un circuit de chauffage central ou d'eau chaude sanitaire. L'invention a pour objet un appareil de chauffage à énergie solaire, qui puisse être utilisé à d'autres fins. Elle propose à cet effet un appareil de chauffage à énergie solaire, comprenant un capteur d'énergie solaire à circuit de liquide caloporteur et des moyens d'échange de chaleur entre le liquide caloporteur et le milieu à chauffer, caractérisé en ce que cet appareil est portatif et comprend une enveloppe légère dont la partie supérieure comporte des moyens de support d'un récipient destiné à contenir un liquide à chauffer et dont la partie inférieure comporte des moyens de fixation du capteur, ce dernier étant essentiellement constitué par un boîtier de faible poids, dont le circuit de liquide caloporteur est relié par des tuyaux souples portés par l'enveloppe aux moyens précités d'échange de chaleur, qui sont au contact du récipient et/ou du liquide à chauffer. L'appareil selon l'invention est en particulier conçu pour être facilement transportable et utilisable immédiatement en camping, sur une plage, ou en tout autre endroit ou l'on ne dispose pas d'autres moyens de chauffage du type électrique ou à gaz par-exemple. L'appareil selon l'invention présente en outre l'avantage que son utilisation est totalement gratuite. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'enveloppe précitée est repliable à plat pour le transport et le rangement de l'appareil. Selon un mode de réalisation particulier, l'enveloppe est essentiellement constituée par une armature comprenant un cadre vertical, par exemple en fil ou tube métallique, auquel le capteur est suspendu à rotation autour d'un axe horizontal, et une surface de support du récipient, telle par exemple qu'une grille montée articulée autour d'un axe horizontal entre une position verticale de rangement et une position horizontale de service où elle se trouve à un niveau supérieur à celui du capteur. Par ailleurs, l'appareil selon l'invention peut également comprendre une housse en matière plastique ou analogue, qui vient coiffer l'armature en position de service et comprend une ouverture au niveau du capteur et des moyens d'accès au récipient porté par l'armature. On évite ainsi les déperditions de chaleur et on augmente la vitesse de chauffage du liquide. En variante, l'enveloppe est formée par une boîte en matériau léger isolant thermiquement, dont les parois sont articulées entre elles pour être repliables à plat et comprennent des moyens de support du boîtier à rotation autour d'un axe horizontal, et une surface de support du récipient, montée articulée autour d'un axe horizontal sur une paroi de la boite. Les moyens d'échange de chaleur sont avantageusement constitués par un serpentin métallique qui est soit destiné à être plongé dans le liquide contenu dans le récipient, soit intégré à ce récipient qui peut comprendre alors des moyens de remplissage et de vidange du liquide à chauffer. Pour améliorer les performances de l'appareil, l'invention prévoit encore que le capteur comprend des miroirs orientables montés à pivotement sur le boîtier du capteur, et repliables sur ce boiter en position de rangement de l'appareil. On peut ainsi multiplier la quantité d'énergie solaire agissant sur le liquide caloporteur circulant dans le capteur. De façon générale, l'appareil selon l'invention permet de chauffer assez rapidement une quantité de liquide qui peut être plus ou moins importante en fonction des dimensions du capteur d'énergie solaire, et qui peut être portée à une température comprise entre 40 et 70 O C environ en fonction de l'ensoleillement et de la quantité de liquide à chauffer. Selon les diverses réalisations possibles de l'appareil, cette quantité de liquide peut aller du contenu d'un verre jusqu'à celui d'une bassine ou d'un réservoir utilisable par exemple pour l'alimentation d'une douche portative de camping. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront au cours de la description explicative qui va suivre, faite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un appareil selon l'invention, en position de service; - la figure 2 est une vue en coupe transversale du capteur d'énergie solaire; - la figure 3 est une vue de dessus de ce capteur. L'appareil selon l'invention, représenté en figure 1, comprend essentiellement une armature légère 10, par exemple en fil ou en tube métallique, un capteur 12 d'énergie solaire, du type à circuit de liquide caloporteur, une grille 14 de support d'un récipient 16 destiné à contenir un liquide à chauffer, et un serpentin 18 plongé dans le récipient 16 et relié par des tuyaux souples 20, 22 au circuit de liquide caloporteur du capteur 12, l'ensemble étant agencé de telle façon que la grille 14 se trouve à un niveau supérieur à celui de l'extrémité supérieure du capteur 12. Dans la forme de réalisation représentée en figure 1, l'armature 10 comprend un premier cadre vertical 24, de forme rectangulaire, sur les côtés verticaux duquel sont articulés deux autres cadres verticaux 26 au moyen de charnières 28 qui peuvent être de constitution très simple, par exemple des bagues ou rondelles entourant les côtés verticaux à réunir des cadres. Chaque cadre vertical 26 comprend, au tiers supérieur de sa hauteur, une traverse horizontale 30 de sorte que la grille 14 peut être montée à rotation sur l'une de ces traverses, au moyen de charnières, et se fixe au moyen de crochets 32 sur l'autre traverse 30. Le capteur solaire 12, représenté plus en détail dans les figures 2 et 3, comprend un botter 34 de forme parallèlépipédique rectangle, par exemple en matière plastique injectée, dont une grande face est formée par une vitre ou plaque 36 de matière transparente au rayonnement solaire, les autres faces du botter étant garnies intérieurement d'une épaisseur de matière thermiquement isolante par exemple de polystyrène. A l'intérieur du boîtier est disposé un réseau de tubes parallèles 40 de circulation de liquide caloporteur qui sont réunis entre eux à leurs extrémités par deux tubes collecteurs 42 dont l'un est raccordé à une tubulure 44 d'entrée de liquide et dont l'autre est raccordé à une tubulure 46 de sortie de liquide. De façon classique, le réseau de tubes 40 et les collecteurs 42 peuvent être constitués de deux plaques métalliques, par exemple d'aluminium, dans lesquelles sont formées en creux les formes des tubes et des collecteurs et qui sont fixées l'une sur l'autre. De préférence, les surfaces internes du capteur solaire sont peintes en noir mat, pour une plus grande absorption de la chaleur. Des miroirs plans 50 sont montés pivotants le long d'un de leurs côtés sur le bottier 34 au voisinage immédiat des bords de la vitre 36, au moyen de charnières, de façon à pouvoir entre rabattus sur la vitre 36 lorsque l'appareil n'est pas utilisé et pouvoir être disposés en oblique par rapport à la vitre 36, quand l'appareil est en service, en étant inclinés par rapport à la vitre 36 de l'angle voulu pour réfléchir sur celle-ci les rayons du soleil. On voit, sur la figure 1, que le capteur solaire 12 est monté à rotation, au moyen de charnières, sur une traverse horizontale 52 du cadre 24 de l'armature de façon à pouvoir être orienté obliquement dans un plan perpendiculaire aux rayons du soleil. La face du boftier 34, opposée à la vitre 36, peut comprendre une patte articulée 54 d'appui au sol. Les tuyaux souples 20, 22, reliés à la tubulure de sortie 46 et à la tubulure d'entrée 44 de liquide dans le capteur solaire, sont fixés à des montants verticaux du cadre 24 de l'armature, par exemple au moyen de ruban adhésif. Le tuyau 22 comprend, dans sa partie supérieure, un petit boîtier 56 muni d'un bouchon de remplissage 58. Le moyen 18 d'échange de chaleur est un serpentin métallique qui, dans une variante de réalisation, peut être intégré au fond et/ou aux parois d'un récipient spécial destiné à contenir le liquide à chauffer, le fond de ce récipient étant par exemple muni d'un robinet d'écoulement du liquide. Comme représenté schématiquement en traits fantomes en figure 1, une housse 60 en matière plastique ou analogue peut venir recouvrir l'appareil en position de service, pour éviter les déperditions de chaleur vers l'extérieur. Cette housse comprend une ouverture au niveau du capteur solaire 12, ainsi que des moyens d'accès au récipient 16. L'appareil qui vient d'être décrit est utilisé de la façon suivante L'armature étant dans la position de service représentée en figure 1, le circuit de liquide caloporteur est si nécessaire rempli et purgé d'air au moyen du petit boîtier 56 et de son bouchon 58. Le cadre vertical 26 est orienté vers le soleil et le capteur 12 est incliné de façon à ce que sa vitre ou plaque transparente 36 soit sensiblement perpendiculaire aux rayons du soleil. Les miroirs 50 sont ouverts et orientés par rapport à la vitre 36 de façon à réfléchir sur celle-ci les rayons du soleil. Un liquide à chauffer est placé dans le récipient 16, lui-mame placé sur la grille 14 de telle sorte que le serpentin métallique 18 soit immergé dans le liquide. Le liquide caloporteur, qui est par exemple de l'eau, est chauffé à température relativement élevée dans le capteur 12 et circule alors, par effet de thermosiphon, dans le circuit formé par le tuyau souple de sortie 20, le serpentin métallique 18 et le tuyau souple 22 de retour au capteur. Le liquide contenu dans un récipient 16 est chauffé par échange de chaleur avec le liquide caloporteur circulant dans le serpentin métallique 18. Lorsque l'appareil doit être rangé ou transporté, il suffit de retirer le récipient 16 de sur la grille 14, de rabattre les miroirs 50 sur la vitre du capteur 12 et de les maintenir dans cette position, de ramener le capteur 12 dans le plan du cadre vertical 24, puis, en soulevant la grille 14, de dégager ses crochets 32 de la traverse horizontale 30 d'un cadre 26, pour la laisser retomber dans le plan de l'autre cadre vertical 26. On peut alors rabattre les deux cadres 26 sur le cadre 24, les tuyaux souples 20, 22 venant se loger dans le plan du cadre 24. L'encombrement de l'appareil selon l'invention est, dans cette position, particulièrement réduit et permet un transport et un rangement faciles. Il nrest de plus pas nécessaire de retirer la housse pour replier l'appareil, celle-ci pouvant être pliée sur le cadre 24. En variante, on peut également prévoir que chaque cadre 24, 26 est formé de deux parties repliables l'une sur l'autre, de façon à diviser par deux l'encombrement en hauteur de l'appareil en position de rangement. Selon une autre variante, l'armature 10 et la housse 60 sont remplacées par une boîte en matériau léger et thermiquement isolant, repliable à plat et comprenant quatre parois verticales, une paroi horizontale supérieure, une grille de support du récipient, et des moyens de montage du capteur solaire et d'accès au récipient, qui sont analogues à ceux du mode de réalisation précédent. Les dimensions du capteur solaire 12, qui déterminent les dimensions du reste de l'appareil selon l'invention, sont par exemple de 6 cm de côté et 2,5 cm de hauteur, environ, pour le plus petit modèle et de 50 cm de côté et de 6 cm de hauteur environ pour un grand modèle. L'armature 10 a une hauteur qui est sensiblement égale à deux fois ou deux fois et demi la longueur d'un côté du capteur 12. La quantité de liquide à chauffer varie, selon les modèles d'appareils, de 15 - 20 cl à plusieurs litres, le temps de chauffage étant compris entre 5 et 50 - 60 mn en fonction de l'ensoleillement et de la quantité de liquide à chauffer, la température de celui-ci pouvant atteindre 70 O C environ. L'appareil selon l'invention peut être livré avec divers serpentins 18 interchangeables, ayant des formes différentes adaptées à diverses formes de récipient, et/ou avec des récipients dont le fond et/ou les parois comprennent des passages de circulation de liquide caloporteur, qu'il suffit de raccorder aux extrémités des tuyaux souples 20 et 22. Cet appareil peut être utilisé en camping, sur une plage, en montagne, etc... et peut également faire partie d'un ensemble de matériel de survie. Les miroirs dont est équipé le capteur, permettent aussi de signaler une position. REVENDICATIONS 1) Appareil de chauffage à énergie solaire, comprenant un capteur (12) d'énergie solaire à circuit de liquide caloporteur et des moyens (18) d'échange de chaleur entre le liquide caloporteur et un milieu à chauffer, caractérisé en ce que cet appareil est portatif et comprend une enveloppe légère (10) dont la partie supérieure comporte des moyens (14) de support d'un récipient (16) destiné à contenir un liquide à chauffer et dont la partie inférieure comporte des moyens de fixation du capteur (12), ce dernier étant essentiellement constitué par un boîtier de faible poids à circuit de liquide caloporteur relié par des tuyaux souples (20, 22) portés par l'enveloppe (10) aux moyens précités (18) d'échange de chaleur, qui sont au contact du récipient (16) et/ou du liquide à chauffer. 2) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe (10) est repliable à plat pour le transport et le rangement de l'appareil. 3) Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'enveloppe est essentiellement constituée par une armature (10) comprenant un cadre vertical (24), par exemple en fil ou tube métallique, auquel le capteur (12) est suspendu à rotation autour d'un axe horizontal et une surface de support du récipient (16) telle qu'une grille (14) montée pivotante autour d'un axe horizontal entre une position verticale de rangement et une position horizontale de service où elle se trouve à un niveau supérieur à celui du capteur (12). 4) Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'armature (10) comprend deux autres cadres verticaux (26) montés pivotants sur les côtés verticaux du premier cadre (24) et comportant des moyens de support de la grille (14) en position horizontale de service. 5) Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une housse (60) en matière plastique ou analogue, venant coiffer l'appareil en position de service et comprenant une ouverture au niveau du capteur (12) et des moyens d'accès au récipient (16) porté par l'armature. 6) Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'enveloppe est formée par une botte en matière légère, thermiquement isolante, à quatre parois verticales et une paroi horizontale supérieure, articulées entre elles pour être repliables les unes sur les autres, et comprend des moyens de montage à rotation autour d'axes horizontaux du capteur solaire et des moyens de support du récipient. 7) Appareil selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens (18) d'échange de chaleur sont constitués par un serpentin métallique. 8) Appareil selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens d'échange de chaleur sont intégrés à un récipient comprenant des moyens de vidange du liquide à chauffer. 9) Appareil selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de tubes (40, 42) de circulation du liquide caloporteur, logés dans le boîtier (34) du capteur, dont une face est formée par une vitre ou plaque (36) de matière transparente au rayonnement solaire, et dont les autres faces sont garnies intérieurement d'un revêtement (38) de matière thermiquement isolante. 10) Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que le capteur (12) comprend des miroirs orientables (50) montés à pivotement sur les côtés du boîtier (34) et repliables sur la vitre ou plaque transparente (36) en position de rangement de l'appareil. 11) Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un (22) des tuyaux souples comprend des moyens (56, 58) de remplissage et de purge du circuit de liquide caloporteur.