Brevet FR2909751A1 — publié le 20080613

Poste de chauffage préfabriqué à capteur solaire thermique. Domaine technique de l'invention 10 L 'invention concerne un poste de chauffage préfabriqué à capteur solaire thermique pour la production d'eau chaude sanitaire dans le secteur tertiaire résidentiel, le collectif résidentiel ou les entreprises. État de la technique 15 L'installation de production d'eau chaude sanitaire par capteur solaire thermique, nécessite généralement le montage de châssis porteurs destinés à recevoir le ou les panneaux solaires, et le raccordement du circuit hydraulique de ces derniers à la chaufferie. Les chaufferies ne sont pas 20 toujours adaptées pour recevoir des ballons de stockage. Le montage de l'installation sur le toit d'un immeuble impose d'autre part la fixation du châssis porteur sur le toit en garantissant l'étanchéité. La reprise d'étanchéité de ces fixations rallonge et complique les opérations d'installation. Le temps de montage et de raccordement reste élevé, ce qui 25 augmente le coût de l'installation. Objet de l'invention L'objet de l'invention consiste à faciliter le montage et l'installation d'une 30 installation de chauffage solaire par capteurs thermiques. 2909751 2 Le poste de chauffage selon l'invention est conformé selon une cellule fermée transportable, renfermant : - un dispositif de stockage à ballon accumulateur et des moyens de circulation du fluide caloporteur pour constituer un circuit hydraulique 5 primaire raccordé directement au panneau thermique constituant le capteur solaire, - une ossature métallique autoporteuse comprenant un support de réception du capteur solaire, ledit support ayant une surface d'appui inclinée d'un angle prédéterminé par rapport au fond fermé horizontal de la cellule. Un tel poste de chauffage peut être préfabriqué en usine, présente un encombrement compact, et peut être facilement être gruté sur le toit d'un immeuble. II suffit ensuite de procéder à son amarrage dans le cas où le poste ne peut pas être posé sur l'étanchéité, et au raccordement de l'eau froide et de l'eau réchauffée au réseau d'eau sanitaire. Le temps de montage est ainsi réduit au minimum. Selon un mode de réalisation préférentiel, l'angle d'inclinaison de la surface d'appui du panneau thermique est compris entre 30 et 60 , de préférence 45 . Le capteur solaire pourra être solidarisé à la surface d'appui avec interposition d'un joint d'étanchéité de manière à constituer une face inclinée de la cellule, laquelle se trouve au-dessus d'une face avant verticale destinée à faire le relevé d'étanchéité. Dans le cas de certains capteurs, ceux-ci seront fixés en superposition de la surface de réception et d'appui. Une nervure fait saillie au moins d'une partie du pourtour de la partie basse de la cellule pour constituer un dispositif à goutte d'eau. L'ossature est équipée de moyens d'amarrage fixés au châssis, et un lest peut être placé sur le fond fermé pour stabiliser la cellule en présence de vents violents. Description sommaire des dessins 2909751 3 D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de différents modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels : 5 la figure 1 est une vue schématique en perspective du poste de chauffage préfabriqué à capteur solaire selon l'invention ; - la figure 2 montre une vue en perspective d'un exemple d'ossature métallique de la cellule de la figure 1 ; 10 la figure 3 représente une vue en coupe verticale du poste de chauffage de la figure 1 ; - la figure 4 illustre le circuit hydraulique primaire raccordant le capteur thermique au ballon accumulateur ; - les figures 5 et 6 sont deux variantes de réalisation du poste de chauffage 15 de la figure 1, permettant d'augmenter la puissance de chauffage solaire. Description détaillée de l'invention 20 En référence aux figures 1 à 4, un poste de chauffage 10 préfabriqué est logé dans une cellule 11 équipée d'au moins un capteur solaire 12 thermique. Le poste 10 est notamment destiné à une installation de production d'eau chaude sanitaire pour le tertiaire ou le collectif résidentiel. 25 La cellule 11 est réalisée de préférence en matériau métallique, par exemple par assemblage ou soudage de tôles en acier, et renferme un dispositif de stockage 13 à fluide caloporteur, des moyens de circulation 14 du fluide caloporteur, et un système de régulation 15. 30 Le dispositif de stockage 13 est constitué par un ballon 16 à accumulation ayant une entrée d'eau froide 17, une sortie d'eau réchauffée 18, et un serpentin 19 de chauffage raccordé à un circuit hydraulique primaire 20 en 2909751 4 liaison avec le capteur solaire 12. Selon une variante, un échangeur à plaques peut être inséré dans le circuit hydraulique primaire 20. Les moyens de circulation 14 comportent une pompe 21 destinée à faire 5 circuler le fluide caloporteur dans le circuit hydraulique primaire 20 entre le capteur solaire 12 et le serpentin 19. Le circuit hydraulique primaire 20 est relié d'une part à un vase à expansion 22 associé à une soupape de sécurité 23, et d'autre part à une vanne d'arrêt 24 pour une pompe de mise en pression. Un clapet anti-retour 25 est inséré entre le capteur solaire 12 et la io pompe 21, de manière à imposer le sens de circulation (voir flèches F sur figure 4). La purge du capteur solaire 12 s'effectue à travers une tuyauterie de purge 48 branchée à une vanne auxiliaire 49. 15 Le système de régulation 15 est doté d'une première sonde de température 26 du capteur solaire 12, et d'une deuxième sonde de température 27 du ballon 16. Les deux sondes 26, 27 sont connectées électriquement à un circuit de commande 28 relié à une alimentation extérieure AL pour piloter la 20 mise service ou l'arrêt de la pompe 21 de circulation. Dans le cas d'un ballon vertical, l'entrée d'eau froide 17 est agencée à la base du ballon 16 en étant raccordée à une vanne d'alimentation 29 et un groupe de sécurité 30, avec éventuellement un réducteur de pression. La 25 sortie d'eau réchauffée 18 se trouve à la partie supérieure du ballon 16, et est raccordée à un circuit hydraulique secondaire 31, notamment de distribution de l'eau chaude sanitaire, ou un système de chauffage d'appoint. La totalité des composants hydrauliques et des éléments de régulation sont 30 intégrés à l'intérieur de la cellule 11, laquelle peut être préfabriquée entièrement en usine. L'entrée d'eau froide 17 et la sortie d'eau réchauffée 18 du ballon 16 peuvent être ramenées par des tubulures de liaison 32, 33 2909751 5 vers des raccords 34, 35 (figure 3) juxtaposés traversant à étanchéité un passage 45 unique de la paroi de la cellule 11. U est clair que plusieurs traversées sont possibles en fonction du type de l'installation. 5 La figure 2 montre un exemple de l'ossature 36 métallique autoporteuse après enlèvement des tôles extérieures d'habillage de la cellule 11. L'ossature 36 est composée d'un châssis 37 de maintien des tôles, et d'un support 38 de montage du capteur solaire 12 en forme de panneau. Le châssis 37 peut être lesté par un lest 39, et est surmonté du support 38, 10 lequel est doté d'une surface d'appui 40 du panneau solaire 12. La surface d'appui 40 est inclinée par rapport au châssis 37 d'un angle pouvant être compris entre 30 et 60 , de préférence 45 . Le capteur solaire 12 est solidarisé sur la surface d'appui 40 du support 38 15 avec interposition d'un joint d'étanchéité 47. Les tuyauteries du circuit hydraulique primaire 20 sont raccordées directement au capteur solaire 12 en usine. Sur la figure 1, la cellule 11 est pourvue d'une face supérieure 41 et d'une 20 face arrière 42 adaptées à la dimension du ballon 16. Sous le panneau incliné du capteur solaire 12 se trouve une face avant 43 verticale destinée à faire le relevé d'étanchéité. Le fond horizontal du châssis 37 est fermé, et une nervure 44 fait saillie sur tout le pourtour de la partie basse des tôles de la cellule pour constituer un dispositif à goutte d'eau. L'étanchéité de la 25 cellule 11 est ainsi assurée en-dessous de la nervure 44. Le passage 45 des tuyauteries d'eau sanitaire est aussi étanche aux intempéries. L'ossature 36 est également équipée de moyens d'amarrage 46 pour immobiliser la cellule 11 en plus du lest 39. Les moyens d'amarrage 46 sont 30 formés par des anneaux d'attache solidaires du châssis 37, et destinés à recevoir des éléments de fixation appropriés. 2909751 6 La cellule 11 constitue un bloc modulaire préfabriqué intégrant à la fois le capteur solaire 12 thermique, le dispositif de stockage 13 avec ses constituants hydrauliques de réglage et de commande, et le système de régulation 15. La cellule 11 peut être grutée facilement sur un toit d'un 5 immeuble, ou sur toute autre plateforrne. Du point de vue hydraulique, il suffit simplement de raccorder les raccords 34, 35 d'eau froide et chaude sanitaire à la chaufferie principale à travers le passage 45 étanche. Du point de vue électrique, le circuit de commande 28 du circulateur 21 doit être connecté à l'alimentation électrique AL extérieure. L'installation d'une telle cellule de 10 chauffage est rapide, et facile à mettre en oeuvre. Pour augmenter la puissance thermique solaire, un poste de chauffage 10 à accumulation conforme à la figure 3, peut être associé à une cellule auxiliaire 110 (figure 5) ayant une surface du panneau solaire 120 qui s'ajoute à celle 15 du capteur solaire 12. Mais la cellule auxiliaire 110 ne renferme pas de ballon 16 d'accumulation, lequel se trouve dans le poste de chauffage 10 principal. Le circuit hydraulique du fluide caloporteur de la cellule auxiliaire 110 est connecté à celui 20 du poste de chauffage 10 à travers une traversée 145 étanche. La face supérieure 141 de la cellule auxiliaire 110 est 20 moins large que celle 41 de la cellule 11 principale. En fonction de la puissance souhaitée, on utilisera une ou plusieurs cellules auxiliaires 110 en série ou en parallèle avec le poste 10 principal. Un tel montage modulaire facilite le transport et le levage sur le site, et permet de 25 standardiser le matériel indépendamrnent de la puissance de chauffage de l'installation. Le fluide caloporteur circulant dans le circuit hydraulique des cellules 10, 110 et dans le serpentin 19 ou l'échangeur thermique du ballon 16 accumulateur 30 est constitué par de l'eau, ou un mélange eau et antigel. 2909751 7 En référence de la figure 6, la cellule 210 comporte un poste à accumulation conforme à celui 10 de la figure 5, mais ayant un capteur solaire 220 intégré, et de grande surface. La largeur du capteur solaire 220 est supérieure à celle de la partie renfermant le dispositif de stockage. L'ensemble est monté sur 5 deux poutres 50, 51 parallèles constituant le châssis. La nervure 44 s'étend le long du pourtour de la partie basse de la cellule 210 et des poutres 50, 51. Le support d'appui du capteur solaire 220 possède également une surface d'appui inclinée faisant partie intégrante de la cellule 210. Un tel dispositif permet de réduire les coûts d'installation. 10 Revendications 1. Poste de chauffage préfabriqué à capteur solaire thermique pour la production d'eau chaude sanitaire, caractérisé en ce qu'il comporte une cellule (11, 110, 210) fermée transportable, ayant une structure semiétanche renfermant : - un dispositif de stockage (13) à ballon (16) accumulateur et des moyens de circulation (14) du fluide caloporteur pour constituer un circuit hydraulique io primaire (20) raccordé directement au capteur solaire (12, 120, 220) en forme de panneau thermique, - une ossature (36) métallique autoporteuse comprenant un support (38) de réception du capteur solaire (12), ledit support ayant une surface d'appui (40) inclinée d'un angle prédéterminé par rapport au fond fermé horizontal de la 15 cellule. 2. Poste de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison de la surface d'appui (40) est compris entre 30 et 60 . 20 3. Poste de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur solaire (12) est solidarisé à étanchéité à la surface d'appui (40) pour constituer une face inclinée de la cellule (11). 4. Poste de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la 25 cellule comporte une face avant (43) verticale agencée sous le capteur, et comprenant une nervure (44) constituant un dispositif à goutte d'eau. 5. Poste de chauffage selon la revendication 4, caractérisé en ce que la nervure (44) fait saillie au moins d'une partie du pourtour de la partie basse 30 de la cellule, l'étanchéité étant garantie au-dessus de la nervure (44). 8 2909751 9 6. Poste de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ossature (36) est équipée de moyens d'amarrage (46) fixés au châssis (37). 7. Poste de chauffage selon la revendication 5, caractérisé en ce que le 5 châssis (37) est muni d'un lest (39) placé sur le fond fermé. 8. Poste de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une cellule auxiliaire (110) est pourvue d'un panneau solaire (120) juxtaposé connecté au circuit hydraulique primaire (20) de la cellule (11) principale à io travers une traversée (145) étanche. 9. Poste de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur du capteur solaire (220) est supérieure à la partie de la cellule (210) renfermant le dispositif de stockage (13), l'ensemble étant monté sur deux 15 poutres (50, 51) parallèles constituant le châssis.