Brevet FR2670874A1 — publié le 19920626

J -1 2670874 INSTALLATION POUR LE CHAUFFAGE SOLAIRE DE L'EAU D'UNE PISCINE La présente invention est relative au chauffage de l'eau d'une piscine par voie solaire. On a déjà proposé divers systèmes pour procéder à ce chauffage, à l'aide de batteries de capteurs solaires qui sont disposées sur une toi- ture ou au sol et qui comportent en général des serpentins ou analogues dans les- quels circule l'eau de la piscine. On a également proposé d'autres systèmes, du genre ta- pis ou moquette, qui sont posés à même le sol ou sur une terrasse et dans lesquels circule, comme précédemment, l'eau de la piscine. Ces systèmes connus, qui proposent tous d'échauffer à l'intérieur de tuyauteries une petite partie de l'eau prélevée régulièrement dans la piscine, présentent divers inconvénients: ils sont inesthétiques, encombrants et d'un prix de revient important. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et, à cet effet, elle vise une installation pour le chauffage solaire de l'eau d'une pis- cine, qui comporte un circuit de circulation de l'eau équipé d'au moins un orifice de prélèvement de l'eau dans la piscine, d'au moins un orifice de retour de l'eau dans la piscine, de conduites de prélèvement et de retour aboutissant respectivement à ces orifices, et d'au moins une pompe de circulation montée sur l'une de ces conduites, cette installation étant caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un bâtiment, sé- paré mais voisin de la piscine, bâtiment dont la partie supérieure formant toiture définit une enceinte fermée et étanche, la toiture comprenant un élément supérieur agencé pour laisser passer le rayonnement solaire et agencé de manière à protéger l'enceinte contre les poussières extérieures et à créer un effet de serre, au moins un orifice d'entrée et au moins un orifice de sortie pour cette enceinte, et des conduites d'entrée et de sortie reliées respectivement, d'une part auxdits orifices d'entrée et de sortie et, d'autre part, auxdites conduites de prélèvement et de retour de l'eau par rapport à la piscine. L'invention utilise donc un bâtiment annexe qui sera placé à une distance appropriée de la piscine et qui, outre sa fonction d'assurer le - chauffage de l'eau, pourra être utilisé, par exemple, en zone de repos, de rangement, de vestiaire, de remise, de volume de protection contre la chaleur, sans qu'il soit ex- clu qu'il puisse recevoir les équipements techniques et les accessoires propres à une piscine En variante, ce bâtiment qualifié d'annexe à l'égard de la piscine pourra être l'habitation proprement dite ou l'une des habitations jouxtant la piscine. L'enceinte fermée et étanche sera dans ce cas disposée sur la toiture de cette habita- tion. De préférence, la toiture est globalement inclinée vers le sud pour mieux recevoir le rayonnement solaire et elle comporte un élément infé- rieur de structure qui est incliné par exemple de l'ordre de 100, l'élément supérieur étant moins incliné que l'élément inférieur, avec une inclinaison par exemple de 50, pour que l'enceinte présente une plus grande profondeur du côté sud. Pour assurer un chauffage optimal de l'eau, l'orifice d'entrée de l'enceinte est situé à une extrémité de celle-ci la moins profonde, et l'orifice de sortie est situé à une extrémité de l'enceinte la plus profonde. Suivant une réalisation pratique, l'élément supérieur de toiture est constitué par du verre ou par une matière plastique, transparente ou translucide, par exemple du polycarbonate alvéolé. L'élément inférieur de structure de la toiture est recou- vert d'un revêtement de couleur foncée pour favoriser la captation de l'énergie ther- mique pénétrant dans l'enceinte. Le circuit de circulation est avantageusement composé par des vannes de réglage qui sont disposées sur les conduites d'entrée et de sortie aboutissant à l'enceinte et qui permettent de commander à volonté le débit dans ces conduites. On prévoit également avantageusement des moyens de commande et de régulation de débit de l'eau dans l'enceinte, notamment un robinet à flotteur, ces moyens étant associés à l'orifice d'entrée de l'enceinte. Suivant une réalisation pratique, pour une profondeur moyenne standard de la piscine, on estime que l'aire de la toiture solaire représente environ entre 30 % et 50 % de l'aire de la piscine. Suivant une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les murs du bâtiment supportant l'enceinte sont aveugles au sud et à l'ouest et présentent au moins une ouverture à l'est etfou au nord. On comprendra bien l'invention à la lecture du complé- ment de description qui va suivre et en référence aux dessins annexés qui font par- tie de la description et dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique d'une piscine et de son circuit hydraulique, le bâtiment voisin portant l'enceinte de chauffage de l'eau de ladite piscine n'étant pas apparent sur cette figure; et la figure 2 est une coupe verticale schématique, à plus grande échelle, du bâtiment de chauffage solaire de l'eau de ladite piscine établi se- lon un mode de réalisation préféré de l'invention. On a schématiquement représenté sur la figure 1 une -2 - piscine ( 1) dont l'eau ( 2) peut être évacuée, de façon connue, par au moins un orifice de prélèvement ( 3) et une bonde de fond ( 4) qui sont reliés à une conduite de prélève- ment ( 5) Sur cette conduite de prélèvement ( 5) est montée une pompe de circulation ( 6) en aval de laquelle est prévu un filtre ( 7) pour l'eau de la piscine. A la sortie du filtre ( 7), l'eau passe dans une conduite ( 8) qui, de façon également connue, peut ramener l'eau dans la piscine ( 1) en aboutis- sant à au moins un orifice de retour ( 9). Ce circuit élémentaire connu assure seulement le fil- trage de l'eau Il peut être complété, de façon non représentée, par un circuit auxi- liaire de remplissage de la piscine. Selon l'invention, pour assurer le chauffage solaire de l'eau de la piscine, on prévoit un bâtiment ( 10) séparé et voisin de la piscine, bâti- ment dont la toiture ( 11) définit une enceinte fermée et étanche ( 12) dans laquelle on fait circuler l'eau de la piscine pour la chauffer par voie solaire Cette toiture ( 11) est constituée par un élément inférieur de structure ( 13), par exemple en béton, qui est rendu étanche de façon appropriée, par exemple avec du polyester armé de fibres de verre Dans le cas d'une construction située dans l'hémisphère nord, cet élément inférieur ( 13) est incliné vers le sud, par exemple de l'ordre de 10 par rapport à l'horizontale. La toiture ( 11) comporte également un élément supé- rieur ( 14) qui est agencé pour laisser passer le rayonnement solaire, pour protéger l'enceinte ( 12) contre la pénétration des poussières extérieures environnantes et pour créer un effet de serre. Cet élément supérieur ( 14) est incliné dans le même 2.5 sens que l'élément inférieur ( 13), en descendant donc vers le sud dans l'hypothèse géographique précitée, mais suivant une inclinaison inférieure, par exemple de l'ordre de 56 L'enceinte ( 12) présente donc, comme on le voit sur la figure 2, une pro- fondeur plus grande du côté sud que du côté nord, idéale pour constituer une réserve d'eau apte à bien capter les rayons du soleil. Le niveau supérieur ( 15) de l'eau ( 2) dans l'enceinte ( 12) va approximativement du haut de l'élément inférieur ( 13) de toiture du côté nord jusqu'au bas de l'élément supérieur ( 14) de toiture du côté sud. De préférence, l'eau prélevée dans la piscine ( 1) pénètre dans l'enceinte ( 12) par un orifice d'entrée ( 16) qui est situé à l'extrémité la moins profonde de l'enceinte, c'est-à-dire du côté nord, et cette eau est évacuée de l'enceinte, par exemple par un dispositif de trop-plein, par un orifice de sortie ( 17) qui est situé à l'extrémité de l'enceinte la plus profonde, c'est-à-dire du côté sud. L'orifice d'entrée ( 16) est situé sensiblement au niveau de la partie la plus haute de l'élément inférieur ( 13) de toiture et il est alimenté par 3 - une conduite d'entrée ( 18) qui descend verticalement à l'intérieur du bâtiment ( 10) pour être enterrée et être reliée, comme décrit ci-après, à la conduite ( 8) De façon analogue, l'orifice de sortie ( 17) du trop-plein est relié à une conduite de sortie ( 19) dont il constitue l'extrémité supérieure, située à un niveau approprié à l'intérieur de l'enceinte ( 12), par exemple au voisinage de l'extrémité sud de l'élément supé- rieur ( 14) de toiture Cette conduite de sortie ( 19) descend également verticalement à l'intérieur du bâtiment ( 10), en traversant, comme le fait la conduite ( 18), l'élément inférieur ( 13) de toiture, pour être enterrée et être reliée, comme décrit ci- après, à la conduite ( 8) pour le retour de l'eau chauffée vers la piscine ( 1). On peut concevoir diverses variantes pour le fonctionne- ment de l'installation qui permet de réchauffer l'eau de la piscine ( 1). Selon une première variante, fonctionnant en "tout ou rien", et en faisant à cet égard référence à la figure 1, une vanne trois-voies ( 20) est prévue à la sortie du filtre ( 7) pour que l'eau prélevée de la piscine, et filtrée, soit en- suite dirigée soit vers la branche ( 8 ') de la conduite ( 8), pour être ramenée directe- ment à la piscine par les conduites ( 8 ') puis ( 8 "), soit vers la conduite ( 18) menant au bâtiment ( 10) Sur cette conduite ( 18) peuvent être montées une pompe de circula- tion ( 21) et une vanne ( 22) de réglage de débit De façon analogue, la conduite ( 19) est reliée en ( 23) à la jonction des conduites ( 8 ') et ( 8 "), pour le retour de l'eau chauf- fée vers la piscine ( 1) par la conduite ( 8 "), la jonction ( 23) étant située en aval de la vanne ( 20) sur la conduite ( 8 ') et un clapet anti-retour ( 24) étant de préférence prévu entre la jonction ( 23) et la vanne ( 20) dans le sens permettant le passage de l'eau non réchauffée seulement de la vanne ( 20) vers la jonction ( 23). Comme la conduite ( 18), la conduite ( 19) peut porter, en amont de la jonction ( 23), une pompe de circulation ( 25) et une vanne ( 26) de réglage de débit. Dans cette variante en "tout ou rien", la pompe ( 6), la seule qui soit indispensable, est une pompe du type à fort débit, par exemple de l'ordre de 8 à 15 m 3/heure, et à faible pression, de l'ordre de 1 à 2,5 bars. L'élément supérieur ( 14) de toiture peut être réalisé en toute matière appropriée, par exemple en verre ou en une matière plastique, trans- parente ou translucide, notamment en polycarbonate alvéolé, qui présente de très bonnes caractéristiques de passage du rayonnement solaire et de durée de vie. Quant à l'élément inférieur de toiture ( 13), en béton ou analogue, il est de préférence recouvert, sur sa face supérieure, outre d'une couche d'étanchéité, d'un revêtement de finition de couleur noire ou très foncée facilitant la captation de l'énergie thermique pénétrant dans l'enceinte par l'élément supérieur ( 14) transparent ou translucide. -4- Comme montré sur la figure 2, on peut avantageuse- ment prévoir des moyens de commande et de régulation du débit d'admission de l'eau dans l'enceinte ( 12), ces moyens étant par exemple constitués par au moins un robinet à flotteur ( 27) qui est associé à l'orifice d'entrée ( 16) et qui est du type utili- sé dans les cuvettes de WC. En fonctionnement, si l'eau de la piscine ne doit pas être chauffée, la vanne trois-voies ( 20) est commandée dans le sens de l'alimentation de la conduite ( 8 ') de telle sorte que, à la sortie du filtre ( 7), l'eau non réchauffée re- vienne directement dans la piscine ( 1) en traversant le clapet antiretour ( 24) et la jonction ( 23) Un clapet anti-retour ( 28) peut aussi être avantageusement monté sur la conduite ( 19), en aval de la pompe ( 25), pour éviter le refoulement de l'eau de la conduite ( 8 ') vers la conduite ( 19) au niveau de la jonction ( 23) En variante, les cla- pets anti-retour ( 24) et ( 28) peuvent être remplacés par une vanne (non représentée) mettant la conduite ( 8 "), qui relie la jonction ( 23) à l'orifice ( 9), en communication sélectivement avec la conduite ( 8 ') ou avec la conduite ( 19) Bien entendu, cette vanne et la première vanne ( 20) sont alors commandées simultanément. Au contraire, si l'eau de la piscine doit être chauffée, la vanne troisvoies ( 20) est commandée dans le sens du passage de l'eau depuis la conduite ( 8) vers la conduite ( 18) (et la vanne supplémentaire cidessus remplaçant les clapets anti-retour ( 24, 28) est simultanément commandée de manière appro- priée, de façon que l'eau puisse s'écouler de la conduite ( 19) dans la conduite ( 8 ")). L'eau parvient donc dans la partie nord de moindre profondeur de l'enceinte ( 12), par l'orifice d'entrée ( 16), o elle est chauffée par le rayonnement solaire traversant l'élément supérieur ( 14) de toiture, et elle est prélevée par la conduite de sortie ( 19) pour revenir à l'état réchauffé dans la piscine ( 1) par la conduite ( 8 ") et l'orifice de retour ( 9). A cette variante fonctionnant en "tout ou rien", il peut toutefois être avantageusement préféré une variante d'une plus grande souplesse, et au surplus moins onéreuse, selon laquelle la boucle de dérivation ( 18, 19) sur la- quelle est située l'enceinte ( 12) de réchauffement de l'eau de la piscine n'est alimen- tée que sur la commande de l'utilisateur, ou sur une commande électrique automa- tique dont le déclenchement et/ou l'arrêt sont alors fonction de la température de l'air ambiant et/ou fonction de la température de l'eau de la piscine. Dans cette seconde variante, la vanne trois-voies ( 20) est remplacée par un simple piquage de la conduite ( 18) sur la conduite ( 8), piquage qui est prévu en aval du filtre ( 7) sensiblement au même emplacement que celui réser- vé dans la première variante à la vanne ( 20) En outre, les pompes ( 21) et ( 25) sont choisies pour être alors chacune une pompe à faible débit, de l'ordre de 100 li- tres/heure par mètre carré de capteur, et à forte pression, de l'ordre d'au minimum 3 - bars La pompe ( 25) est indispensable dans cette réalisation, tandis que la pompe ( 21) n'est pas indispensable mais reste conseillée, surtout dans les cas o il y a des pertes de charge importantes dans la conduite ( 18). Dans cette variante à piquage, une partie seulement de l'eau prélevée de la piscine, et filtrée, est dirigée depuis le piquage ( 20) vers la conduite ( 18) menant au bâtiment ( 10). La mise en route de la pompe ( 25) peut être commandée par l'utilisateur, selon qu'il considère ou non que l'eau de la piscine ( 1) doit être ré- chauffée, ou au contraire est à température convenable. Le fonctionnement de la pompe ( 25) peut également être commandé électriquement de façon automatique On peut ainsi prévoir un thermo- stat ( 32) placé dans la conduite ( 8) à la sortie du filtre ( 7), thermostat qui prend la température de l'eau dans cette conduite et, selon, envoie un signal ( 33) de mise en marche à la pompe ( 25) si cette température est inférieure à une valeur prédétermi- née, ou stoppe la marche de ladite pompe si cette température devient supérieure à une autre valeur prédéterminée, auquel cas il est estimé inutile de réchauffer da- vantage la température de l'eau ( 2) de la piscine ( 1), et l'eau contenue dans l'enceinte ( 12) n'a pas à être employée. Pour la commande de la pompe ( 25), il peut également être prévu un contacteur thermostatique ( 34) disposé dans une mini- serre ( 35) pla- cée au soleil, au voisinage de la piscine ( 1) Si la température de l'air ambiant est élevée et supérieure à une valeur prédéterminée, notamment en pleine période ca- niculaire, le contacteur ( 34) empêche alors la mise en marche de la pompe ( 25) A l'inverse, en l'absence d'apport d'énergie solaire, lorsque la température de l'air am- biant se rafraîchit et descend sous une autre valeur prédéterminée, le contacteur ( 34) placé dans la serre ( 35) envoie un signal ( 36) de mise en marche de la pompe ( 25) et fait ainsi en sorte que l'eau de la piscine ( 1) soit réchauffée par apport de l'eau qui est passée par l'enceinte ( 12). Naturellement, dans les deux cas qui précèdent, la pompe ( 21), si elle est présente dans l'installation précitée, est commandée et arrê- tée en même temps que la pompe ( 25). On estime qu'avec une des installations selon l'invention, pour une profondeur moyenne standard de la piscine, l'aire de la toiture ( 11) peut être seulement d'environ 30 % à 50 % de l'aire de la piscine ( 1) alors que, dans les installations antérieures connues, la surface totale occupée par les élé- ments de chauffage solaire est de l'ordre de 40 à 80 % de la surface de la piscine Les pourcentages précités sont bien évidemment fonction de la situation géographique de la piscine, ainsi que des désirs de l'utilisateur de la piscine ( 1) en matière de confort d'une part, et selon le temps pendant lequel il compte utiliser sa piscine dans 6 l'année, d'autre part, par exemple pour avancer les possibilités de bains de mai à avril et pour les retarder de septembre à octobre On sait par exemple qu'avec une aire de toiture égale à 40 % de celle de la piscine, la température de l'eau de la pis- cine équipée conformément à l'invention peut être de 4 à 50 C supérieure à celle de la même piscine non chauffée. Suivant une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le mur sud ( 29) du bâtiment ( 10), ainsi que le mur ouest (non représen- té) sont aveugles, pour éviter que les rayons du soleil pénètrent à l'intérieur ( 31) du- dit bâtiment, tandis que le mur nord ( 30) et le mur est (non représenté) peuvent pré- senter au moins une ouverture, par exemple une fenêtre à l'est et une porte au nord. Comme indiqué précédemment, l'intérieur ( 31) du bâti- ment ( 10), sous l'enceinte ( 12), peut constituer un volume utile qui est avantageuse- ment utilisé, comme indiqué précédemment, comme local technique pour les autres équipements de la piscine (par exemple pour les pompes et pour le filtre), comme rangement, comme remise, comme vestiaire, ou encore comme espace de repos puis- qu'il fournit une zone d'ombre très spacieuse et très fraîche, agréable et recherchée pendant les journées très chaudes de l'été. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui a été décrit; on pourrait au contraire concevoir diverses variantes sans sortir pour autant de son cadre Notamment, l'enceinte ( 12) peut aussi être dis- posée sur la toiture de l'habitation proprement dite, ou de l'une des habitations, jouxtant la piscine, pour éviter le cas échéant la construction spéciale du local auxi- liaire ( 10). 7 - REVENDICATIONS 1 Installation pour le chauffage solaire de l'eau ( 2) d'une piscine ( 1), comportant un circuit de circulation de l'eau équipé d'au moins un orifice ( 3, 4) de prélèvement de l'eau dans la piscine, d'au moins un orifice ( 9) de re- tour de l'eau dans la piscine, de conduites ( 5, 8 ") de prélèvement et de retour abou- tissant respectivement auxdits orifices ( 3, 4, 9), et d'au moins une pompe de circula- tion ( 6) montée sur l'une de ces conduites, caractérisée par le fait qu'elle comporte en outre un bâtiment ( 10), séparé mais voisin de la piscine, bâtiment dont la partie supérieure ( 11) formant toiture définit une enceinte ( 12) fermée et étanche, la toi- ture ( 11) comprenant un élément supérieur ( 14) agencé pour laisser passer le rayon- nement solaire, pour protéger l'enceinte ( 12) contre les poussières extérieures et pour créer un effet de serre, au moins un orifice d'entrée ( 16) et au moins un orifice de sortie ( 17) pour cette enceinte ( 12), et des conduites d'entrée ( 18) et de sortie ( 19) reliées respectivement, d'une part auxdits orifices d'entrée ( 16) et de sortie ( 17) et, d'autre part, auxdites conduites de prélèvement ( 5) et de retour ( 8 ") de l'eau par rap- port à la piscine. 2 Installation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que, pour une construction située dans l'hémisphère nord, la toiture ( 11) est globalement inclinée vers le sud. 3 Installation selon l'une des revendications 1 et 2, ca- ractérisée par le fait que la toiture ( 11) comporte un élément inférieur de structure ( 13), incliné par exemple de l'ordre de 100, l'élément supérieur de toiture ( 14) étant moins incliné que cet élément inférieur ( 13), avec une inclinaison par exemple de l'ordre de 50, pour que l'enceinte ( 12) présente une plus grande profondeur du côté sud. 4 Installation selon la revendication 3, caractérisée par le fait que l'orifice d'entrée ( 16) de l'enceinte ( 12) est situé à une extrémité de l'enceinte la moins profonde et que l'orifice de sortie ( 17) est situé à une extrémité de l'enceinte la plus profonde. Installation selon l'une des revendications 1 à 4, ca- ractérisée par le fait que l'élément supérieur de toiture ( 14) est constitué par du verre ou une matière plastique, transparente ou translucide, par exemple du poly- carbonate alvéolé. 6 Installation selon l'une des revendications 1 à 5, ca- ractérisée par le fait que l'élément inférieur de structure ( 13) de la toiture ( 11) est recouvert d'un revêtement de couleur foncée pour favoriser la captation de l'énergie thermique pénétrant dans l'enceinte ( 12). 7 Installation selon l'une des revendications 1 à 6, ca- ractérisée par le fait que des vannes de réglage ( 22, 26) sont disposées sur les conduites d'entrée ( 18) et de sortie ( 19) aboutissant à l'enceinte ( 12). 8 Installation selon l'une des revendications 1 à 7, ca- ractérisée par le fait que des moyens ( 27) de commande et de régulation de débit, no- tamment un robinet à flotteur, sont associés audit orifice d'entrée ( 16) de l'enceinte ( 12). 9 Installation selon l'une des revendications 1 à 8, ca- ractérisée par le fait que, pour une profondeur moyenne standard de la piscine, l'aire de la toiture solaire ( 11) représente environ entre 30 % et 50 % de l'aire de la piscine. Installation selon l'une des revendications 1 à 9, ca- ractérisée par le fait que les murs ( 29, 30) du bâtiment ( 10) sont aveugles au sud et à l'ouest et présentent au moins une ouverture à l'est eflou au nord.