Brevet FR2629570A1 — publié le 19891006

La présente invention concerne un dispositif pour déposer, stocker et restituer les calories en grande quantité en utili sant la chaleur latente de fusion d'un corps. Dans la descrip t ion, ce corps sera la paraffine. Nous savons que lors de safusion, la paraffine est capable d'emmagasiner environ cinquante fois plus de calories que l'eau et qu'en se solidifiant, elle restitue les calories qui ont été nécéssaires à sa fusion. Ainsi pour une température d'entrée d'eau à 15 et une sortie à 55 , à volume d'encombrement égal, les calorie stockées et restituées sont de 220 % supérieures à 1 'eau. La paraffine peut en outre supporter un nombre très élevé de cycles "Fusion-Solidification" sans jamais s'altérer, dlau- tant mieux qu'elle n'est pas en contact avec l'air -ambiant. Les paraffines connues à ce jour, passent à l'état liquide entre cinquante et soixante degrés, suivant la qualité. Nous remarquons que cette température de fusion se situe un peu au dessus des plages d'utilisation de l'eau sanitaire et de chauffage des lo caux qui sont comprises entre 400 et 50 . Malgré que les avantages à utiliser la chaleur latente de fusion de la paraffine soient bien connues, gain de place, tem pérature stable, réserve hors pression et incorrodable etc... l'état actuel de la technique n'en permettait pas l'exploitation courante et ceci principalement à cause des difficultés à déposer mais surtout à reprendre les calories dans le stockage. En effet lorsque l'on ne va pas rechercher les calories avec une surface d'échange très importante, la paraffine se solidifie rapidement autour du circuit repreneur et forme une barrière thermique em pêchant ainsi toute reprise de calories dans la masse de para ffine... Avec la présente invention, les problèmes de la dépose et de la restitution se trouvent réglès. Le dispositif est constitué d'une cuve (1) réalisée en tôle d'acier ordinaire celle-ci ne craignant pas l'oxydation et ne subissant pas une pression supérieure à l'atmosphère. Elle sera sera donc de ce fait bon marché et pourra être réalisée avec des angles vifs ce qui fera gagner environ 22% de place par rapport aux cuves rondes sous-pression. La paraffine (2) étant logée dans la cuve (1), il y a lieu de prévoir une zone d'expansion (3) pour éviter la montée en pression que pourrait provoquer la dilatation de la paraffine. A. l'interieur de la cuve (1) et noyés dans la paraffine (2), se trouvent les échangeurs (4) qui ont pour mission de déposer et de reprendre les calories dans la paraffine. Les échangeurs (4) sont réalisés avec des éléments à aillettes couramment utilisés dans l'industrie du froid et du conditionnement d'air. Ces éléments sont obtenus par dudgeonnage d'une multitude d'ailettes (5) en alu sur des tubes en cuivre (6) Les tubes de cuivre étant gonflés hydrauliquement ou mécaniquement. Le pas des ailettes étant trés petit, entre deux et quatremillimètres, il est ainsi relativement facile de déposer et de reprendre les calories dans la paraffine. Les tubes de cuivre sont réunis entre-eux avec des collecteurs (7), ceux-ci pouvant facilement offrir des montages en serie parallèle suivant le débit de calories à fournir. Les échangeurs (4) peuvent de la même façon apporter ou reprendre les calories à la masse de la paraffine (2), certains tubes (10) situés sur une même rangée d'ailettes apportant les calories. Les autres tubes (11) reprennent ces calories immédiatement ou après un stockage plus ou moins long. Une rangée d'ailettes peut également apporter les calories et une autre rangée les reprendre. Le fabricant pouvant ainsi selon son désir utiliser l'un ou l'autre des procédés. Dans/deux cas, deux circuits diférents seront necessaires. Ces procédés sont interressant pour les sources basses température d'origine pompe à chaleur, solaire etc... car les calories sont déposées au coeur même de la masse de paraffine. Toutefois pour les sources d'énergie haute température tel que résistance électrique (9), les calories peuvent être déposées dans une masse d'eau (8) située dans le fond de la cuve (1). Cette masse d'eau inerte (8) évite les problèmes que provoquerait le point éclair de la paraffine qui se situe aux environs de 220 A cause de la différence de densité 0.81 pour la paraffine, la masse d'eau (8) restera toujours au fond de la cuve (1) mais son bouillonnement transmettra les calories à la masse de paraffine (2). Afin d'améliorer la conductibilité de la paraffine (2) il peut-être adjoint à cette dernière du noir de carbonne ou autres produits qui en amélioreraient la conductibilité tout en se mé- lageant parfaitement à la paraffine. Les tubes (10 et 11) de ltéchangeur (4) étant prévus pour résister à plusieurs dizaines de bars de pression, il est donc possible d'y faire circuler à l'intérieur, de l'eau de ville, un circuit dechauffage central, ou de l'air sous pression. Ce procédé peut également être utilisé pour le stockage de calories négatives ou frigories, dans de l'eau lors de sa formation en glace. Le dispositif selon 11 iNWY On est destiné entre-autre à chauffer de l'eau sanitaire, de l'eau de chauffage central, ou de l'air pour le chauffage des locaux. Il devrait connattre une grande application avec l'utilisation de l'électricité en heures creuses pour une restitution en heures pleines. Lorsque l'on connais les grands problèmes des centrales nuclèaires quant à la consommation "jour-nuit", ce procédé semble trés interressant et surtout très économique pour l'usager ; le tarif de jour de l'électricité étant très nettement supérieur au tarif de nuit. Dans l'avenir, plus la part de l'électricité d'origine nucléaire sera importante par rapport aux autres énergies, plus grands seront les problèmes de consommation "jour-nuit" pour le producteur. Ce dispositif peut trés facilement et très économiquement être utilisé pour le chauffage des locaux en bi-énergie. Un prototype expérimental existe et assure le chauffage chez l'inventeur du procédé depuis 1981. Le chauffage Jour et nuit est assuré en trés grande partie avec l'électricité achetée au tarif heures creuses ; le complément étant acheté au tarif heures pleines, les Jours de grand froid. Mais ce complément pouvant fort bien être fourni par une chaudière au fuel ou au gaz liquéfié. REVENDICATIONS 1) Dispositif pour déposer et stocker les calories dans un corps passant de l'état solide à l'état liquide ou vice-versa ;. caractérisé par le fait que ce dispositif peut également reprendre les calories déposées dans ce corps lors de sa fusion. 2) Dispositif selon la reventication 1 caractérisé par le fait que la fusion du corps est obtenue en chauffant la masse de ce corps à l'aide d'un échangeur (4), d'une très grande surface dans lequel circule un fluide caloporteur. Cet échangeur est constitué de tubes ailettés dont les ailettes (5) sont très rapprochées l'une de l'autre. 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que c'est le même échangeur qui a déposé les calories qui est capable de les reprendre. 4) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'échangeur (4) peut être conçu également ci de façon à ce qu'un circuit de fluide caloporteur d'une nature dépose les calories et un autre circuit de fluide caloporteur d'une autre nature reprenne les calories déposées. 5) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les calories peuvent également être déposées dans une masse d'eau inerte (8) située à la base du dispositif, le bouillonnement de l'eau (8) répartissant les calories dans la masse du corps solide (2) permettant ainsi sa liquéfaction.ou sa solidification. 6) Dispositif selon la revendication 5 caractérisé par le fait que dans le cas de cette revendication'l'ohangeur sert uniquement à reprendre les calories déposées.