Brevet FR2873191A1 — publié le 20060120

Domaine de l'invention La présente invention concerne un chauffe-eau solaire, et notamment un chauffe-eau solaire à tube à vide ayant un foyer qui suit librement un profil à deux pentes. Elle est adaptée à n'importe quel endroit où le chauffe-eau peut être installé. Etat de la technique io Le chauffe-eau solaire est actuellement un dispositif à énergie propre largement répandu, il ne produit pas de pollution sur l'environnement, il n'a pas besoin de carburant, l'énergie et les coûts sont donc réduits, il est chaudement accueilli par les utilisateurs. Jusqu'à maintenant, cependant, les chauffes eau solaires existant sur le marché sont du type général direct avec ses tubes à vide servant de collecteur de chaleur que l'on étend selon la direction nord sud en une seule rangée, il a un faible effet d'absorption, notamment lors d'un hiver froid ou dans des zones montagneuses froides pour des raisons de faible effet d'absorption du chauffe-eau solaire, et il ne pourrait pas être utilisé en hiver. Par contre, pendant un été chaud et avec un soleil qui brille longtemps, de l'incrustation de tartre peut se former sur l'intérieur de la paroi des tubes à vide servant de collecteur de chaleur à cause de l'eau bouillante, et l'efficacité d'absorption en est ainsi affectée. Pour résoudre les problèmes mentionnés ci-dessus, les chauffes eau solaires à foyer suiveur ont été inventés ces dernières années dans ce pays et à l'étranger, comme cela est par exemple décrit dans les documents de brevet No. ZL01263358.5, ZL00245343.6, ZL00245653.2, et ZL99221978.7SIZ, que ce soit le chauffe-eau solaire à foyer suiveur mécanique électrique ou le chauffe-eau solaire à foyer suiveur mécanique, ils présentent tous les problèmes d'une structure compliquée, un coût de fabrication élevé entraînant facilement des dysfonctionnements, ils sont ainsi difficiles à rendre populaire. Contenu de l'invention Le but de la présente invention est de fournir un chauffe-eau à tube à vide ayant un foyer qui suit librement un profil à deux pentes, qui 2873191 2 approvisionnerait non seulement en eau chaude en hiver mais approvisionnerait en eau chaude de la même façon au printemps et en été, et empêcherait effectivement l'eau de bouillir en été pour éviter que des incrustations de tartre se forment sur la paroi intérieure des tubes à vide servant de collecteur de chaleur. Par ailleurs, le chauffe-eau a une structure simple avec un coût de fabrication réduit et il est apte à être utilisé par un utilisateur ordinaire. L'arrangement technique selon la présente invention est: un chauffe-eau solaire à tube à vide ayant un foyer qui suit librement un profil à deux pentes, io comprenant: un réservoir à eau, un support d'installation et des tubes à vide servant de collecteur de chaleur, caractérisé en ce que: le support d'installation a une structure à ossature triangulaire avec deux côtés formant des triangles rectangles, il y a un réservoir à eau sur la partie supérieure du support, un fût à eau conducteur de chaleur relié au réservoir à eau est disposé entre le réservoir à eau et la partie inférieure du support, chaque groupe de tubes à vide servant de collecteur de chaleur est monté entre les deux parois du fût à eau conducteur de chaleur et les bords en biais des deux supports, les barres collectrices à surface réfléchissante et concave sont situées en dessous de chaque tube à vide collecteur de chaleur; le bord en biais des deux supports, le fût à eau conducteur de chaleur au centre et les deux surfaces d'absorption de chaleur sur lesquels les tubes à vide collecteurs de chaleur sont installées forment un profil à deux pentes plus élevé au centre et plus bas sur les deux côtés, c'est à dire que la surface d'absorption de chaleur sur laquelle les tubes à vide collecteurs de chaleur sont installés et la surface sur laquelle les deux bords en biais sont installés forment au sommet un angle a, et deux groupasdroite et à gauche de tubes à vide collecteurs de chaleur sont inclinés vers le bas en faisant un angle R par rapport à la section transversale dans laquelle sont disposés les trous d'installation du fût à eau conducteur de chaleur, la condition de référence de l'angle incliné y entre les bords en biais des deux supports c'est à dire le fût à eau conducteur de chaleur et le sol est que: la lumière du soleil de midi est perpendiculaire au fût à eau conducteur de chaleur en hiver. Ledit angle a au sommet varie entre 1 et 45 . Ledit angle R varie entre 3 et 45 . 2873191 3 Le rapport Longueur/Diamètre dudit réservoir à eau est 1:1, et le réservoir est installé de façon transversale. La surface concave de ladite barre collectrice est une sorte de surface parabolique, et est composée d'un matériau réfléchissant. La distance entre deux tubes à vide collecteurs de chaleur adjacents est deux à trois fois plus grande que pour celle des tubes à vide collecteurs de chaleur d'un chauffe-eau solaire d'usage courant. Les effets bénéfiques selon la présente invention sont: les tubes à vide collecteurs de chaleur originaux agencés verticalement dans la direction sud io nord sont modifiés pour avoir comme axe de symétrie le fût à eau conducteur de chaleur qui est plus élevé vers le nord et plus bas vers le sud, deux groupes de tubes à vide collecteurs de chaleur s'étendent à l'est et à l'ouest vers les deux côtés pour composer une surface d'absorption de chaleur à deux pentes (plus élevée au centre et plus basse sur les deux côtés). Pour produire une différence de niveau d'eau en hauteur, l'extrémité des tubes à vide collecteurs de chaleur dévie d'un angle pour s'éloigner de la partie inférieure (sud), comme une vertèbre de poisson, afin d'aider les échanges d'eau chaude et d'eau froide. Par ailleurs, les barres collectrices fabriquées en matériau réfléchissant sont installées en dessous des tubes à vide collecteurs de chaleur. Les améliorations ci-dessus n'agrandissent pas seulement la zone d'absorption de l'énergie solaire, mais augmentent aussi le temps d'absorption d'énergie solaire du matin au soir, notamment en hiver, il pourrait approvisionner en eau chaude même pendant un hiver froid et empêcher l'eau de bouillir en été. Le chauffe-eau a une structure simple avec un faible coût de fabrication et il est apte à être accueilli par des utilisateurs ordinaires. Brève description des dessins ci-joints La figure 1 est une vue en perspective montrant la présente invention. La figure 2 est une vue en perspective montrant le réservoir à eau de la figure 1. La figure 3 est une vue en perspective montrant le fût à eau conducteur de chaleur de la figure 1. 2873191 4 La figure 4 est une vue de devant montrant les tubes à vide collecteurs de chaleur installés sur le fût à eau conducteur de chaleur selon la présente invention. La figure 5 est une vue en perspective montrant les tubes à vide collecteurs de chaleur installés sur le fût à eau conducteur de chaleur selon la présente invention. La figure 6 est une vue de dessus montrant les tubes à vide collecteurs de chaleur installés sur le fût à eau conducteur de chaleur selon la présente invention. io La figure 7 est une vue en perspective montrant les barres collectrices selon la présente invention. Description des modes de réalisations Comme le montrent les figures en accompagnement, le chauffe-eau solaire à tube à vide ayant un foyer qui suit librement un profil à deux pentes selon le mode de réalisation préféré comprend: un réservoir à eau 1, un fût à eau conducteur de chaleur 2, des tubes à vide collecteurs de chaleur 3, des barres collectrices 4 et un support d'installation 5. Le support d'installation 5 peut être constitué de cornières soudées et a de base une ossature triangulaire, la partie inférieure du support est constituée de deux parallélogrammes et elle présente un profil évasé, les deux côtés du support ont un profil en forme de triangle rectangle, deux bords en biais 5-1 sont prévus pour maintenir les tubes à vide servant de collecteur de chaleur 3, le réservoir à eau en forme de colonne 1 est fixé transversalement sur la partie supérieure du support, le réservoir à eau a un diamètre important avec un rapport Longueur/Diamètre de 1, le trou 1-1 est ouvert au centre du réservoir à eau, le fût à eau conducteur de chaleur 2 en forme de colonne allongée est inséré dans ce dernier, le récipient intérieur 2-1 de sa tête est inséré dans le trou 1-1 sur le réservoir à eau 1, il est relié au réservoir à eau et est scellé avec des bagues d'étanchéité, la partie inférieure du fût à eau conducteur de chaleur 2 est fixée à la partie inférieure du support de telle façon que le fût à eau conducteur de chaleur se présente aussi sous la forme d'un tube incliné plus élevé au nord et plus bas au sud, il est placé au milieu des deux bords en biais de support 5-1, son angle d'inclinaison est le même que celui des bords en biais. Les deux parois du fût à eau conducteur de 2873191 5 chaleur 2 comportent deux rangées de trous équidistants 2-2, un tube à vide collecteur de chaleur 3 est inséré dans chaque trou et est aussi scellé avec des bagues d'étanchéité, l'autre extrémité du tube à vide collecteur de chaleur est fixée sur le bord en biais du support. Les barres collectrices 4 faites de matériau réfléchissant et ayant une surface parabolique sont situées dessous chaque tube à vide collecteur de chaleur et elles ont pour rôle de focaliser la lumière du soleil sur le tube à vide collecteur de chaleur placé au foyer de la surface parabolique. Pour assurer une différence de chute à partir de chacun des tubes à vide collecteurs de chaleur vers le fût à io eau conducteur de chaleur, de sorte à laisser l'eau chaude à l'intérieur du tube à vide collecteur de chaleur aller vers le haut et l'eau froide dans le fût à eau conducteur de chaleur refluer pour remplir l'espace laissé par l'eau chaude montante et ainsi assurer que l'énergie thermique soit transférée automatiquement dans le fût à eau conducteur de chaleur, dans le présent mode de réalisation, la position du fût à eau conducteur de chaleur 2 au centre est rehaussée, de sorte que la surface d'absorption de chaleur composée de tubes à vide collecteurs de chaleur est et ouest installés dessus et le fût à eau conducteur de chaleur au centre formerait un profil à deux pentes, c'est à dire qu'il y a au sommet un anglea de 1 à 45 entre la surface d'absorption de chaleur et la surface sur laquelle sont installés les deux bords en biais de support 5-1, de façon similaire, afin d'augmenter la différence de chute, chaque tube à vide collecteur de chaleur est incliné vers l'arrière d'un angle R de 3 à 45 par rapport à la section transversale dans laquelle sont disposés les trous d'installation 2-2 du fût à eau conducteur de chaleur 2. Les exigences pour l'installation de la présente invention sont: en raison du fait que la présente invention est faite pour résoudre le problème dû au fait que le chauffe-eau ne pouvait pas être utilisé en hiver à cause d'une énergie solaire faible et d'une température d'eau inférieure, donc la surface sur laquelle la cavité des barres collectrices paraboliques 4 doit être placée perpendiculairement à la lumière du soleil en hiver, dans l'installation, l'angle au sommet entre le fût à eau conducteur de chaleur 2 et le sol est déterminé par le fait que le fût à eau conducteur de chaleur 2 est perpendiculaire à la lumière du soleil en hiver, par ailleurs pour que les chauffes eau solaires puissent être utilisés dans des zones de latitudes différentes, les angles au sommet entre leurs fût à eau conducteur de chaleur et le sol devront être 2873191 6 différents, de cette manière, il doit être ajusté selon les différentes latitudes, plus il se trouve vers le nord, plus son angle au sommet devrait être grand, c'est à dire plus la surface d'absorption de chaleur à énergie solaire à deux pentes installées de façon symétrique devrait être raide. La position d'installation du chauffe-eau complet est comme ceci: le réservoir à eau du coté nord, le fût à eau conducteur de chaleur s'incline vers le bas du nord au sud, et les surfaces d'absorption de chaleur composées des tubes à vide sont placées sur les surfaces est et ouest. En raison du fait que la ligne nord-sud de la cavité parabolique d'une barre io collectrice de la présente invention de chauffe-eau est toujours perpendiculaire à la lumière du soleil en hiver, et que la lumière du soleil est toujours focalisée sur les tubes à vide collecteurs de chaleur du lever au coucher du soleil, alors cette sorte de structure assurerait une énergie solaire toujours focalisée sur les tubes à vide collecteurs de chaleur, puisque la distance des tubes à vide collecteurs de chaleur est deux fois plus grande que celle du type à énergie solaire ordinaire (15 à 35 cm en général), alors la zone d'éclairage est évidemment agrandie, l'énergie lumineuse pourrait être efficacement absorbée, et l'énergie solaire en hiver pourrait atteindre une température d'eau élevée. Lorsque le temps se réchauffe, le soleil se déplace graduellement vers le nord en même temps que l'hiver froid bascule lentement vers le printemps, la ligne nord sud entre la lumière du soleil et la cavité parabolique d'une barre collectrice n'est plus perpendiculaire, la zone efficace de focalisation sur les tubes à vide collecteurs de chaleur par les barres collectrices est graduellement diminuée, et l'efficacité de focalisation est par conséquent réduite, une eau chaude, est cependant obtenue du fait que la température de l'air est plus élevée et que le temps d'éclairage par le soleil est allongé. Lorsque le soleil va plus loin vers le nord en été et que la lumière du soleil est presque perpendiculaire au sol, mais que la surface sur laquelle la cavité collectrice parabolique est placée, est fixée et fait un angle au sommet avec le sol, alors la lumière du soleil n'est plus perpendiculaire à la surface sur laquelle la cavité collectrice parabolique est positionnée, mais dévie d'un angle important, la lumière du soleil focalisée par les barres collectrices est déviée des tubes à vide collecteurs de chaleur et l'énergie solaire est presque entièrement absorbée par les tubes à vide collecteurs de chaleur, de la même manière que pour les chauffes eau solaires de type direct ordinaire. Avec cette structure, on peut 2873191 7 empêcher efficacement l'eau de bouillir en été, les incrustations de tartre formées sur la paroi intérieure des tubes à vide collecteurs de chaleur peuvent être évitées, et l'influence négative sur l'efficacité d'absorption en hiver est ainsi éliminée. Revendications 1. Un chauffe-eau solaire à tube à vide ayant un foyer qui suit librement un profil à deux pentes comprenant: un réservoir à eau (1), un tube à vide collecteur de chaleur (3), des supports d'installation (5), caractérisé en ce que le support d'installation (5) a une structure à ossature triangulaire avec deux côtés formant des triangles rectangles, un réservoir à eau (1) est disposé sur le dessus du support, un fût à eau conducteur de chaleur (2) relié au réservoir à eau est disposé entre le réservoir à eau et la partie io inférieure du support, chaque groupe de tubes à vide collecteurs de chaleur (3) est monté entre les deux parois du fût à eau conducteur de chaleur et les bords en biais (5-1) des deux supports, les barres collectrices à surface réfléchissante et concave (4) sont situées en dessous de chacun des tubes à vide collecteurs de chaleur; les bords en biais (5-1) des deux supports, le fût à eau conducteur de chaleur au centre (2) et les deux surfaces d'absorption de chaleur sur lesquelles les tubes à vide collecteurs de chaleur (3) sont installés forment un profil à deux pentes plus élevé au centre et plus bas sur les deux côtés, c'est à dire que la surface d'absorption de chaleur sur laquelle les tubes à vide collecteurs de chaleur (3) sont installés et la surface sur laquelle les deux bords en biais (5-1) sont installés forment au sommet un angle a, et deux groupes à droite et à gauche de tubes à vide collecteurs de chaleur (3) sont inclinés vers le bas en faisant un angle R par rapport à la section transversale dans laquelle sont disposés les trous d'installation (2-2) du fût à eau conducteur de chaleur (2), la condition de référence de l'angle incliné y entre le bord en biais (5-1) des deux supports c'est à dire le fût à eau conducteur de chaleur (2) et le sol est que: la lumière du soleil de midi en hiver est perpendiculaire au fût à eau conducteur de chaleur (2). 2. Le chauffe-eau solaire à tube à vide ayant un foyer qui suit librement un profil à deux pentes selon la revendication 1, est caractérisé en ce que: le dit angle a au sommet varie entre 1 et 45 . 3. Le chauffe-eau solaire à tube à vide ayant un foyer qui suit librement un profil à deux pentes selon la revendication 1, caractérisé en ce que: le dit angle R varie entre 3 et 45 . 2873191 9 4. Le chauffe-eau solaire à tube à vide ayant un foyer qui suit librement un profil à deux pentes selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que: le rapport Longueur/Diamètre dudit réservoir à eau (1) est 1:1, et celui-ci est installé de façon transversale. 5. Le chauffe-eau solaire à tube à vide ayant un foyer qui suit librement un profil à deux pentes selon l'une des revendications 1,2 ou 3, caractérisé en ce que: la surface concave desdites barres collectrices (4) est une sorte de surface parabolique et se compose d'un matériau réfléchissant. io 6. Le chauffe-eau solaire à tube à vide ayant un foyer qui suit librement un profil à deux pentes selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que: la distance entre deux tubes à vide collecteurs de chaleur (3) adjacents est deux à trois fois plus grande que pour celle d'un tube à vide collecteur de chaleur d'un chauffe-eau solaire d'usage courant.