Brevet FR2646703A1 — publié le 19901109

La presente invention concerne un dispositif de chauffage d'eau par captage de l'énergie thermique solaire, constrult à partir de tubes en toutes matières plastiques souples disposés sur une surface plane, claire et brillante en formant une spirale circulaire quelqu'en solt son diamètre extérieur. Des dispositifs spirales ont éte construits mais leur utilisation n'en a pas été poursuivie parce que la forme de spirale constitue en feit un piège a eau du fait de la perte de charge engendrée et par ailleurs les contraintes mécaniques dues aux dllatations entrainent la détérioration rapide des appareils, essentiellement métalliques. Un a pu écrire que toutes les formes étaient utilisables sauf celle de la spirale circulaire, consiaérée comme aberrante. Le dispositif Cie chauffage selon l'invention remédie aux mconvenients précites. En effet, la spirale est formée à spires jointives par un tube souple, lisse et calibré, de faible section et de nature transparente. Le capteur d'énergie prmclpal est un deuxième tube souple, lisse, caiibré et noir dispose à l'intérieur du premier, de façon normalement centrale. Les dilatations peuvent donc etre absorbées. Le tube extérieur peut avoir une section de forme circulaire. Dans d'autres modes de réalisation préférentielles, il peut être de forme. ovoïdale ou elliptique ce qui facilite l'enroulage de la spirale ; il peut être aussi de forme rectangulaire ou carrée. L'eau entre par le tube extérieur et circule d'abord dans l'espace plus ou moins annulaire compris entre les deux tubes. Ensuite l'eau pénètre. et cir cule dans le tube capteur d'énergie principal central noir. Le tube extérieur est transparent dans les parties au droit du tube inté- rieur noir et il est lul-meme noir dans les autres parties exposées au soleil. Il partlclpe ainsi à la captation de l'énergie et assure un préchauffage de l'eau Il ressort que la surface noire de captation thermlque correspond à la surface frontale totale apparente de la spirale, assurant un bon rendement. I)e plus, les parties de paroi transparente- du tube extérieur réalisent avec l'eau circulant derrière, un effet de loupe concentrant l'énergie sur le capteur interieur principal, et améliorant le rendement. Cet effet de loupe est accentué lorsquc le tube extérieur est réalisé dans les formes ovoïdale, elliptique précitées; L'arrangement des deux tubes est tel que l'entrée d'eau froide et la sortie d'eau chaude ont lieu du mime coté de la spirale, à son- extérieur. De ce fait l'eau parcourt deux fois la spirale, ce qui a pour effet d'allonger le temps de passage et est un facteur du bon rendement. L'eau prechauffée dans l'espace entre les deux tubes arrive au voisinage du pâle de la spirale. Selon l'invention, dans la spirale, le capteur principal noir a une longueur plus faible que celle du tube extérieur et de ce fait il y a une nourrice d'eau au centre de ia spirale bénéficiant de l'effet d'accumulation d'énergie thermlque dans la zone polaire de celle-cl. Selon la forme de réalisation dans la zone centrale de la spirale, la fin du tube extérieur et l'entrée du tube intérieur sont disposées de telle manière qu'il y-- a entrainement de -l'eau de -la nourrice dans le capteur noir pareffet de siphon. Cette disposition atténue la perte de charge subie par l'eau dans la spirale. Afin de la diminuer au maximum, les deux tubes concentriques peuvent avoir l'un et l'autre plusieurs diamètres diffErents entre le pôle de la spirale et son extrémité. Le capteur principal noir a son plus - grand diamètre intérieur dans la zone centrale de la spirale. Cette disposition concernant les diamètres des tubes est fonction du diamètre extérieur de l'appareil. En sortie du capteur principal noir, le débit efficace de l'eau chaude est réglé s'il y a lieu en étranglant le tube en lui faisant une ou deux boucles successives convenablement serrees, ce qui évite un réglage de débit au moyen d'un organe complique et plus couteux. La spirale est enroulee et maintenue plane entre des croisillons. Ceux-ci peuvent être rigides coté surface plane du support et plus souples coté exposé au soleil. Dans un mode de réalisation, la surface plane, claire etbrillante sur laquelle est posée ou fixée la spirale est elle-meme une paroi d'un réservoir de stockage de l'eau chaude. Après réglage du débit, le tube -souple de sortie d'eau est plonge directement dans le réservoir de stockage dont les autres parois sont thermiquement isolées. Dans ce moae de réalisation, la forine rectangulaire ou carrée du tube extérieur de la spirale est particulièrement adaptée. En effet, grâce à la parfaite liaison entre le capteur et la paroi du réservoir, il y a bon transfert de calories entre capteur et eau stockée. Les dessins annexes illustrent l'invention La figure 1 représente une vue d'ensemble extérieure d'une spirale selon l'invention. La figure 2 représente une coupe suivant la ligne A.A de la figure 1. La figure 3 représente une coupe analogue à celle- de la figure 2 mais dans un mode de réalisatiqn du tube extérieur de forme elliptique. La figure 4 représente une coupe de la zone centrale d'une spirale vue de dessus. La figure 5 représente en coupe une partie de spirale fixée sur une paroi d'un réservoir de stockage dans un mode de réalisation avec tube extérieur de forme carree. Le dispositif de chauffage d'eau représenté sur la figure 4 coinporte un tube souple, lisse de nature transparente (1) enroulé en spiråle circulaire (6) à spires jointives. Le tube capteur principal noir (2) pénètre dans le tube extérieur (1) pour aboutir dans la zone polaire de la spirale (6). L'arrangement des deux tubes (1 et (2 > est tel que l'entrée d'eau froide et la sortie d'eau chaude ont lieu du même côté de la spirale (61 à son extérieur. En sortie du capteur principal noir (21, le débit efficace d'eau chaude est réglé s'il y a lieu en étranglant le tube par une ou deux boucles successives (3) convenablement serrées. La coupe de la spirale représentée sur la figure 2 montre que le tube extérieur (1) est transparent dans les parties (41 au droit du capteur principal intérieur noir (21 et qu'il est lui-meme noir dans les autres parties exposées au soleil. L'effet de loupe se-produit dans les zones (4) de la spirale (6). Dans cette figure 2, en exemple, le capteur principal noir (2) est représenté avec deux diamètres différents, le plus grand diamètre étant dans la zone centrale de la spirale. En exemple, la coupe de la spirale (6) représentée sur la figure 3 montre que le tube extérieur (1) est de section elliptique accentuant l'effet de loupe dans les zones (4) au droit du capteur principal (2). se La coupe longitudinale de la spirale (6) représentée sur la figure 4 montre que dans la zone centrale (5) le capteur principal (2) a une longueur plus faible que celle du tube extérieur (1) et que de ce fait il y a une nourrice d'eau (7 > au centre (5) de la spirale (6). Cette coupe montre également la disposition de la fin (8) du tube extérieur (1) par rapport au commencement (9) du capteur principal (2) pour qu'il y ait entraînement de l'eau par effet de siphon dans le capteur principal (21. Dans le mode de réalisation selon la figure 5, le tube extérieur (1) d'une spirale est de section carrée et il est fixé sur une paroi -plane claire et brillante (10) d'un réservoir de stockage (12). La liaison entre tube carré (1) et la paroi (10) est la meilleure pour le transfert de calories vers-le réservoir de stockage d'eau chaude (121. Les autres parois (11) du réservoir (12) sont isolées. Economique à construire et a entretenir. le dispositif de chauffage d'eau selon l'invention est destiné à obtenir de l'eau chaude dans les contrées bénéficiant particulièrement d'un ensoleillement puissant et permanent. Son efficacité est améliorée si l'eau chaude est recyclée dans la spirale au moyen d'une pompe. Associés chacun à un réservoir de stockage tel que. décrit ci-dessus, l'ensemble de deux appareils permet d'obtenir de l'eau très chaude alors qu'il n'existe pas de réseau de distribution d'eau sous pression : en effet, chacun des réservoirs est alternativement placé en position de capacité de charge. Le deuxième réservoir est installé plus bas. L eau s 'écoule du plus haut vers le plus bas en se chauffant au passage dans le capteur du ré servolr bas. Pendant ce temps, le capteur du réservoir de charge. lui sussi exposé au soleil. emmagasine de l'énergie qu'il restituera à son tour lorsqu'il sera installé en position basse. La quantité d'eau stockée peut devenir très chaude après des allées et venues dans les capteurs. Ceci peut ètre réalisé même sur des véhicules en marche, les appareils étant disposés hors courant d'air, afin de ne pas en diminuer l'efficacité. Dans d'autres modes de réalisation. les réservoirs de stockage peuvent être alternativement mis en charge par pression de gaz convenablement comprimé. REVENDICAT I.ONS ~ =~ =~ =~ =~ =~ , > ~ =~ =~ 1) Dispositif de chauffage d'eau par captage de l'énergie thermique solaire caractérisé par le fait qu'il est construit à partir de tubes en toutes matières plastiques souples disposés sur une surface plane claire et brillante en formant une spirale circulaire quelqu'en soit le diamètre extérieur. 2) Dispositif de chauffage d'eau selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la spirale (6) est formée à spires jointives par un tube souple lisse calibré (1) de faible section et de nature transparente et que le capteur d'énergie principal proprement dit est un deuxième tube souple lisse cabre et noir (2) - disposé à l'intérieur du premier de façon - nor- malement centrale. 3) Dispositif de chauffage d'eau selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le tube extérieur (1) peut avoir une section de forme circulaire et que dans d'autres modes de réalisation préférentielles il peut être de forme ovoïdale. elliptique. rectangulaire, carrée. 4) Dispositif de chauffage d'eau selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le tube extérieur (1) est transparent dans les parties (4-) au droit du capteur principal intérieur noir (2) et qu'il est lui-méme noir dans les autres parties exposées au soleil. 5) Dispositif de chauffage d'eau selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'arrangement des deux tubes (1) et (2) est tel que l'entrée d'eau froide et la sortie d'eau chaude ont lieu du même côté de la spirale (6), à son extérieur, l'eau parcourant deux fois la spirale. 6) Dispositif de chauffage d'eau selon la revendication 1 caractérisé par le fait que dans la spirale (6), le capteur principal noir (2) a une longueur plus faible que celle du tube extérieur (1) et que de ce fait il - y a une nourrice d'eau (7) au centre de la spirale (6). 7) Dispositif de chauffage d'eau selon la revendication 1 caractérisé par le fait que dans la zone centrale de la spirale (6), la fin (8) du tube extérieur (1) et l'entrée (9) du capteur principal 12) sont disposées de telle manière qu'il y a entrainèment dé l'eau, de la nourrice dans le capteur noir, par effet de siphon. 8) Dispositif de chauffage d'eau selon la revendication 2 caractérisé par le fait que les deux tubes concentriques (1) et (2) peuvent avoir l'un et l'autre plusieurs diametres différents entre le pôle de la spirale (6) et son extrémlte. 9) Dispositif de chauffage d'eau selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu > en sortie du capteur principal noir (2) le débit efficace d'eau chaude est réglé s'il-y a lieu en étranglant le tube (2) en lui faisant une ou deux boucles successives (3) convenablement serrées. 10) Dispositif de chauffage dyeau selon la revendication 1 caractérisé par le fait que dans un mode de réahsation. la surface plane claire et brillante (101 sur laquelle est posée ou fixée la spirale est elle-meme une paroi d'un réservoir de stockage de l'eau chaude 112).