Brevet FR2985000A1 — publié le 20130628

La présente invention concerne une installation thermique comportant une unité de sécurité et une unité de chauffage formant un élément de clôture. On connaît une installation thermique qui comporte une unité de sécurité formant un dispositif anti-intrusion et une unité de chauffage fixée à l'unité de sécurité. L'unité de sécurité et l'unité de chauffage ainsi assemblées forment une clôture qui fixée à d'autres éléments de clôture similaires entoure un site à protéger. L'unité de sécurité est constituée de barreaux verticaux distants les uns des autres et maintenus entre eux à l'aide de lisses horizontales. L'unité de chauffage est constituée d'une pluralité de caloducs et d'un tube collecteur contenant un fluide caloporteur. Chaque caloduc s'étend verticalement et est thermiquement relié au tube collecteur. Le tube collecteur est hydrauliquement connecté à un réservoir et le fluide caloporteur circule entre le réservoir et le tube collecteur. Chaque caloduc reçoit un flux lumineux et vient réchauffer le fluide caloporteur du tube collecteur. Le fluide caloporteur transporte ensuite ces calories jusqu'au réservoir. A partir du réservoir, les calories sont redistribuées vers un système de chauffage intérieur ou un système de chauffage d'eau sanitaire. Lorsque la température du réservoir atteint un niveau haut et que le rayonnement solaire est trop important, le fluide caloporteur devient extrêmement chaud et peut dégrader le circuit fluidique dans lequel il circule. Le réservoir, les caloducs et le fluide caloporteur peuvent alors être en surchauffe. Un moyen pour éviter ce problème de surchauffe consiste à déployer des volets devant les caloducs. Mais dans le cas d'une clôture de grande dimension, il faut un grand nombre de volets ainsi qu'un grand nombre de moteurs opérant le déplacement des volets. Les coûts d'installation et de maintenance deviennent alors prohibitifs et les volets peuvent être abîmés en cas de vent. Un objet de la présente invention est de proposer une installation thermique comportant une unité de sécurité et une unité de chauffage formant un élément de clôture qui ne présente pas les inconvénients de l'art antérieur et qui en particulier permet une régulation thermique facilitée. A cet effet, est proposée une installation thermique comportant: - un réservoir contenant un premier fluide caloporteur, - une unité de contrôle, - une unité de sécurité comprenant des barreaux verticaux, des poteaux et des lisses horizontales, et - une unité de chauffage assemblée à ladite unité de sécurité et comprenant: - un tube collecteur formant une boucle fermée, contenant un deuxième fluide caloporteur, et plongeant dans ledit réservoir par l'intermédiaire d'un premier échangeur thermique, - une première pompe hydraulique montée sur le tube collecteur et entraînant en mouvement ledit deuxième fluide caloporteur, la première pompe hydraulique étant commandée par ladite unité de contrôle, - une pluralité de caloducs, chacun présentant un condenseur en contact thermique avec ledit tube collecteur, - un tube de dissipation formant une boucle fermée, contenant un troisième fluide caloporteur, et plongeant dans ledit réservoir par l'intermédiaire d'un deuxième échangeur thermique, - une deuxième pompe hydraulique montée sur le tube de dissipation et entraînant en mouvement ledit troisième fluide caloporteur, la deuxième pompe hydraulique étant commandée par ladite unité de contrôle, ledit tube de dissipation étant en liaison thermique avec les éléments constituant l'unité de sécurité. Avantageusement, l'unité de contrôle comporte des moyens de mesure prévus pour mesurer la température du premier fluide caloporteur et l'unité de contrôle commande la mise en marche et l'arrêt de la deuxième pompe hydraulique en fonction de la température du premier fluide caloporteur. Selon un mode de réalisation particulier, l'unité de sécurité présente une lisse supérieure disposée en partie haute des barreaux verticaux et des poteaux et une lisse inférieure disposée en partie basse des barreaux verticaux et des poteaux, le tube de dissipation présente un brin supérieur qui provient du deuxième serpentin et un brin inférieur qui retourne au deuxième serpentin, ledit brin supérieur est intégré à la lisse supérieure et ledit brin inférieur est intégré à la lisse inférieure. Selon un autre mode de réalisation particulier, le tube collecteur présente un brin supérieur auquel sont fixés les condenseurs et un brin inférieur qui provient du premier serpentin, le tube de dissipation présente un brin supérieur qui provient du deuxième serpentin et un brin inférieur qui retourne au deuxième serpentin, l'unité de chauffage comporte une pluralité de supports supérieurs et une pluralité de supports inférieurs, chacun étant réalisé dans des matériaux thermiquement conducteurs et étant fixé sur l'unité de sécurité, les supports supérieurs portent le brin supérieur du tube collecteur et le brin supérieur du tube de dissipation, et les supports inférieurs portent le brin inférieur du tube collecteur et le brin inférieur du tube de dissipation. Avantageusement, l'installation thermique comporte: - un compresseur, - une canalisation de compression sur laquelle est montée ledit compresseur, ladite canalisation de compression étant en parallèle de la canalisation de dissipation, entre l'unité de sécurité et le deuxième serpentin et de manière à comprimer le troisième fluide caloporteur circulant dans la canalisation de dissipation de l'unité de sécurité vers le deuxième serpentin, - un détendeur, - une canalisation de détente sur laquelle est monté ledit détendeur, ladite canalisation de détente étant en parallèle de la canalisation de dissipation, entre le deuxième serpentin et l'unité de sécurité et de manière à détendre le troisième fluide caloporteur circulant dans la canalisation de dissipation du deuxième serpentin vers l'unité de sécurité, chaque extrémité de la canalisation de compression étant reliée à la canalisation de dissipation par une vanne 3 voies, et chaque extrémité de la canalisation de détente étant reliée à la canalisation de dissipation par une vanne 3 voies, l'une des canalisations parmi la canalisation de compression et la canalisation de détente étant en parallèle de la deuxième pompe et l'unité de contrôle étant prévue pour commander les quatre vannes 3 voies, le compresseur et le détendeur. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : la Fig. 1 montre une installation thermique selon l'invention, La Fig. 2 montre un élément de clôture selon l'invention en vue latérale, La Fig. 3a montre une variante du détail III de la Fig. 1 selon un premier mode de fonctionnement, et La Fig. 3b montre la même variante selon un deuxième mode de fonctionnement. La Fig. 1 montre une installation thermique 100 qui comprend un réservoir 102 contenant un premier fluide caloporteur, une unité de sécurité 104, une unité de chauffage 110 et une unité de contrôle. L'unité de sécurité 104 comprend des barreaux verticaux 106 qui sont espacés les uns des autres et reliés par des lisses horizontales. L'unité de sécurité 104 est maintenue en position par des barreaux verticaux formant poteaux 108 et plantés dans le sol. Les barreaux verticaux 106, les poteaux 108 et les lisses horizontales sont réalisés dans un matériau thermiquement conducteur tel qu'un métal. L'unité de chauffage 110 est assemblée, et en particulier fixée, à l'unité de sécurité 104 et l'ensemble forme ainsi un élément de clôture 150 permettant de sécuriser un site à protéger. La Fig. 2 montre l'élément de clôture 150 en coupe selon un plan vertical perpendiculaire à la direction des lisses horizontales. L'unité de chauffage 110 comprend un tube collecteur 112 formant une boucle fermée et qui contient un deuxième fluide caloporteur, comme par exemple de l'eau. Le tube collecteur 112 plonge dans le réservoir 102 par l'intermédiaire d'un premier serpentin 116 formant échangeur thermique. Une première pompe hydraulique 118 est montée sur le tube collecteur 112 afin d'entraîner en mouvement le deuxième fluide caloporteur. Le sens de parcours du deuxième fluide caloporteur dans le tube collecteur 112 est représenté par la flèche 120. Pour assurer une meilleure tenue en température du deuxième fluide caloporteur, le tube collecteur 112 est entouré d'une couche de matériau thermiquement isolante. L'unité de chauffage 110 comprend également une pluralité d'éléments capteurs et conducteurs de chaleur 114, également appelés "caloducs". Chaque caloduc 114 se présente sous la forme d'un tube transportant la chaleur grâce au principe du transfert thermique par transition de phase d'un fluide qu'il contient. Chaque caloduc 114 est disposé verticalement et s'étend parallèlement aux barreaux verticaux 106 et aux poteaux 108. L'extrémité supérieure de chaque caloduc 114 présente un condenseur 202 qui est en contact thermique avec le tube collecteur 112 afin de transférer sa chaleur au deuxième fluide caloporteur. L'unité de chauffage 110 comporte également un tube de dissipation 122 formant une boucle fermée et qui contient un troisième fluide caloporteur, comme par exemple de l'eau. Le tube de dissipation 122 plonge dans le réservoir 102 par l'intermédiaire d'un deuxième serpentin 124 formant échangeur thermique. Une deuxième pompe hydraulique 126 est montée sur le tube de dissipation 122 afin d'entraîner en mouvement le troisième fluide caloporteur. Le sens de parcours du troisième fluide caloporteur dans le tube de dissipation 122 est représenté par la flèche 128. Le tube de dissipation 122 est en liaison thermique avec les éléments 106 et 108 constituant l'unité de sécurité 104, c'est-à-dire les barreaux verticaux 106, les poteaux 108 et les lisses horizontales. Les calories se transfèrent facilement entre le tube de dissipation 122 et les barreaux verticaux 106, les poteaux 108 et les lisses horizontales. Les calories sont ainsi évacuées vers l'extérieur depuis le tube de dissipation 122 par les barreaux verticaux 106, les poteaux 108 et les lisses horizontales. L'unité de contrôle est prévue pour commander la mise en route et l'arrêt de la première pompe hydraulique 118 et de la deuxième pompe hydraulique 126. L'installation thermique 100 permet ainsi, lorsqu'il y a du soleil et par l'intermédiaire des caloducs 114, de chauffer le deuxième fluide caloporteur. Le deuxième fluide caloporteur ainsi chauffé passe dans le premier serpentin 116 et réchauffe le premier fluide caloporteur. Lorsque la deuxième pompe hydraulique 126 est en marche, le troisième fluide caloporteur est mis en mouvement et se réchauffe en captant les calories en traversant le deuxième serpentin 124 et se refroidit en déchargeant ces calories du fait de la liaison thermique du tube de dissipation 122 avec l'unité de sécurité 104, qui joue le rôle d'un dissipateur de chaleur en contact avec l'air. Les calories sont alors évacuées du réservoir 102 vers l'extérieur et la température du premier fluide caloporteur diminue. L'installation thermique 100 a une régulation thermique qui ne nécessite aucun élément mobile du type volet et son entretien et sa mise en oeuvre sont donc facilités. Pour commander automatiquement la mise en route et l'arrêt de la deuxième pompe hydraulique 126, l'unité de contrôle comporte également des moyens de mesure de la température du premier fluide caloporteur. La mise en route et l'arrêt de la deuxième pompe hydraulique 126 sont alors commandés en fonction de la température du premier fluide caloporteur. Ainsi lorsque la température du premier fluide caloporteur, mesurée par les moyens de mesure, atteint une valeur maximale déterminée, l'unité de contrôle déclenche la mise en route de la deuxième pompe hydraulique 126 afin de mettre en mouvement le troisième fluide caloporteur. Lorsque la température du premier fluide caloporteur, mesurée par les moyens de mesure, atteint une valeur minimale déterminée, l'unité de contrôle déclenche l'arrêt de la deuxième pompe hydraulique 126. Le tube collecteur 112 présente un brin supérieur 204 auquel sont fixés les condenseurs 202 et un brin inférieur 206 qui provient du premier serpentin 116 et permet d'alimenter le brin supérieur 204 avec le deuxième fluide caloporteur. Le tube de dissipation 122 présente un brin supérieur 130 qui provient du deuxième serpentin 124 et un brin inférieur 132 qui retourne au deuxième serpentin 124. Pour que le transfert thermique entre le tube de dissipation 122 avec l'unité de sécurité 104 soit aisé, il est possible d'intégrer le tube de dissipation 122 dans les éléments constituant l'unité de sécurité, et plus particulièrement dans les lisses horizontales comme cela est schématisé sur la Fig. 1. Eventuellement le tube de dissipation 122 constitue les lisses horizontales. A cet effet, l'unité de sécurité 104 présente une lisse supérieure disposée en partie haute des barreaux verticaux 106 et des poteaux 108 et une lisse inférieure disposée en partie basse des barreaux verticaux 106 et des poteaux 108. Le brin supérieur 130 du tube de dissipation 122 est alors intégré, voire constitue la lisse supérieure et le brin inférieur 132 du tube de dissipation 122 est alors intégré, voire constitue la lisse inférieure. Dans le mode de réalisation de l'invention présenté sur la Fig. 2, l'unité de chauffage 110 est une unité complète qui se fixe sur l'unité de sécurité 104. L'unité de chauffage 110 peut ainsi être fixée sur des unités de sécurité 104 déjà implantées, elle peut être démontée et remplacée aisément si nécessaire. L'unité de chauffage 110 présente une pluralité de supports supérieurs 210 et une pluralité de supports inférieurs 212, chacun étant fixé sur l'unité de sécurité 104, comme par exemple sur les barreaux verticaux 106, les poteaux 108 ou les lisses horizontales. Les supports supérieurs 210 sont disposés en partie haute des barreaux verticaux 106 et des poteaux 108 et les supports inférieurs 212 sont disposés en partie basse des barreaux verticaux 106 et des poteaux 108. Les supports supérieurs 210 portent le brin supérieur 204 du tube collecteur 112 et le brin supérieur 130 du tube de dissipation 122. Les supports inférieurs 212 portent le brin inférieur 206 du tube collecteur 112, le brin inférieur 132 du tube de dissipation 122, et la base des caloducs 114. Les supports supérieurs 210 et inférieurs 212 sont réalisés dans des matériaux thermiquement conducteurs afin de permettre le transfert des calories vers l'unité de sécurité 104. La Fig. 3a et la Fig. 3b montrent une variante de l'invention selon deux modes de fonctionnement différents. Dans le mode de réalisation de l'invention des Figs. 3a et 3b, les moyens permettant de réaliser une pompe à chaleur sont ajoutés. Un compresseur 304 est monté sur une canalisation de compression 302 qui est en parallèle de la canalisation de dissipation 122, entre l'unité de sécurité 104 et le deuxième serpentin 124 et de manière à comprimer le troisième fluide caloporteur circulant dans la canalisation de dissipation 122 de l'unité de sécurité 104 vers le deuxième serpentin 124. Un détendeur 310 est monté sur une canalisation de détente 308 qui est en parallèle de la canalisation de dissipation 122, entre le deuxième serpentin 124 et l'unité de sécurité 104 et de manière à détendre le troisième fluide caloporteur circulant dans la canalisation de dissipation 122 du deuxième serpentin 124 vers l'unité de sécurité 104. Chaque extrémité de la canalisation de compression 302 est reliée à la canalisation de dissipation 122 par une vanne 3 voies 306a, 306b, et chaque extrémité de la canalisation de détente 308 est reliée à la canalisation de dissipation 122 par une vanne 3 voies 312a, 312b. En outre, l'une des canalisations parmi la canalisation de compression 302 et la canalisation de détente 308 est en parallèle de la deuxième pompe 126. L'unité de contrôle est prévue pour commander les quatre vannes 3 voies 306a-b et 312a-b, le compresseur 304 et le détendeur 310. Dans le mode de réalisation de l'invention présenté sur les Figs. 3a et 3b, la canalisation de compression 302 est en parallèle du brin supérieur 130 du tube de dissipation 122 et de la deuxième pompe hydraulique 126. Le compresseur 304 est prévu ici pour entraîner le troisième fluide caloporteur dans le sens inverse (flèche 30 Fig. 3b) de celui dans lequel la deuxième pompe hydraulique 126 l'entraîne. Dans le mode de réalisation de l'invention présenté sur les Figs. 3a et 3b, la canalisation de détente 308 est en parallèle du brin inférieur 130. Dans le cas de la Fig. 3a, l'installation thermique 100 fonctionne de la même manière que dans le cas de la Fig. 1, c'est-à-dire de manière à évacuer les calories du réservoir 102 vers l'extérieur. Dans ce cas, l'unité de contrôle commande la mise en route de la deuxième pompe hydraulique 126, et l'arrêt du compresseur 304 et du détendeur 310. L'unité de contrôle commande également les vannes 3 voies 306a-b et 312a-b pour qu'elles se positionnent de manière à ce que le troisième fluide caloporteur circule dans la deuxième pompe 126 sans passer par la canalisation de compression 302, et dans le brin inférieur 132 du tube de dissipation 122 sans passer par le détendeur 310. Le troisième fluide circule alors dans le sens de la flèche 128. Dans le cas de la Fig. 3b, l'installation thermique 100 ne fonctionne pas de la même manière que dans le cas de la Fig. 1. Ce cas correspond à un fonctionnement de nuit ou par faible ensoleillement, c'est-à-dire lorsque les calories fournies par les caloducs ne sont pas suffisantes pour maintenir la température du premier fluide caloporteur. Dans ce cas, l'unité de contrôle commande la mise en route du compresseur 304 et du détendeur 310 et l'arrêt de la deuxième pompe hydraulique 126. L'unité de contrôle commande également les vannes 3 voies 306a-b et 312a-b pour qu'elles se positionnent de manière à ce que le troisième fluide caloporteur circule dans la canalisation de compression 302 sans passer par la deuxième pompe 126, et dans le détendeur 310. Le troisième fluide circule alors dans le sens de la flèche 30. Le fonctionnement de l'installation thermique 100 est alors similaire au fonctionnement d'une pompe à chaleur, où l'unité de sécurité 104 constitue un évaporateur en contact avec une source froide qui est l'air extérieur, où le deuxième serpentin 124 constitue un condenseur en contact avec une source chaude qui est le premier fluide caloporteur. Dans ce cas, le troisième fluide caloporteur récupère les calories de l'air par l'intermédiaire de l'unité de sécurité 104, et les décharge dans le premier fluide caloporteur par l'intermédiaire du deuxième serpentin 124. Les calories du premier fluide caloporteur du réservoir 102 peuvent également être évacuées par un système de chauffage central 10 comprenant une canalisation de chauffage 12 qui puise du fluide caloporteur chaud dans le réservoir 102, des radiateurs 14 alimentés par la canalisation de chauffage 12, et une pompe 16 entraînant le premier fluide caloporteur dans la canalisation de chauffage 12. Les calories du premier fluide caloporteur du réservoir 102 peuvent également être évacuées par un système de chauffage d'eau sanitaire 20 comprenant une canalisation d'eau 22 alimentée en eau depuis un système de distribution et qui traverse le réservoir 102 afin de délivrer de l'eau sanitaire chaude. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art.10 REVENDICATIONS1) Installation thermique (100) comportant: - un réservoir (102) contenant un premier fluide caloporteur, - une unité de contrôle, - une unité de sécurité (104) comprenant des barreaux verticaux (106), des poteaux (108) et des lisses horizontales, et - une unité de chauffage (110) assemblée à ladite unité de sécurité (104) et comprenant: - un tube collecteur (112) formant une boucle fermée, contenant un deuxième fluide caloporteur, et plongeant dans ledit réservoir (102) par l'intermédiaire d'un premier échangeur thermique (116), - une première pompe hydraulique (118) montée sur le tube collecteur (112) et entraînant en mouvement ledit deuxième fluide caloporteur, la première pompe hydraulique (118) étant commandée par ladite unité de contrôle, - une pluralité de caloducs (114), chacun présentant un condenseur (202) en contact thermique avec ledit tube collecteur (112), - un tube de dissipation (122) formant une boucle fermée, contenant un troisième fluide caloporteur, et plongeant dans ledit réservoir (102) par l'intermédiaire d'un deuxième échangeur thermique (124), - une deuxième pompe hydraulique (126) montée sur le tube de dissipation (122) et entraînant en mouvement ledit troisième fluide caloporteur, la deuxième pompe hydraulique (126) étant commandée par ladite unité de contrôle, ledit tube de dissipation (122) étant en liaison thermique avec les éléments (106, 108) constituant l'unité de sécurité (104). 2) Installation thermique (100) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'unité de contrôle comporte des moyens de mesure prévus pour mesurer la température du premier fluide caloporteur et en ce que l'unité de contrôle commande la mise en marche et l'arrêt de la deuxième pompe hydraulique (126) en fonction de la température du premier fluide caloporteur. 3) Installation thermique (100) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'unité de sécurité (104) présente une lisse supérieure disposée en partiehaute des barreaux verticaux (106) et des poteaux (108) et une lisse inférieure disposée en partie basse des barreaux verticaux (106) et des poteaux (108), en ce que le tube de dissipation (122) présente un brin supérieur (130) qui provient du deuxième serpentin (124) et un brin inférieur (132) qui retourne au deuxième serpentin (124), en ce que ledit brin supérieur (130) est intégré à la lisse supérieure et en ce que ledit brin inférieur (132) est intégré à la lisse inférieure. 4) Installation thermique (100) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le tube collecteur (112) présente un brin supérieur (204) auquel sont fixés les condenseurs (202) et un brin inférieur (206) qui provient du premier serpentin (116), en ce que le tube de dissipation (122) présente un brin supérieur (130) qui provient du deuxième serpentin (124) et un brin inférieur (132) qui retourne au deuxième serpentin (124), en ce que l'unité de chauffage (110) comporte une pluralité de supports supérieurs (210) et une pluralité de supports inférieurs (212), chacun étant réalisé dans des matériaux thermiquement conducteurs et étant fixé sur l'unité de sécurité (104), en ce que les supports supérieurs (210) portent le brin supérieur (204) du tube collecteur (112) et le brin supérieur (130) du tube de dissipation (122), et en ce que les supports inférieurs (212) portent le brin inférieur (206) du tube collecteur (112) et le brin inférieur (132) du tube de dissipation (122). 5) Installation thermique (100) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte: - un compresseur (304), - une canalisation de compression (302) sur laquelle est montée ledit compresseur (304), ladite canalisation de compression (302) étant en parallèle de la canalisation de dissipation (122), entre l'unité de sécurité (104) et le deuxième serpentin (124) et de manière à comprimer le troisième fluide caloporteur circulant dans la canalisation de dissipation (122) de l'unité de sécurité (104) vers le deuxième serpentin (124.), - un détendeur (310), - une canalisation de détente (308) sur laquelle est monté ledit détendeur (310), ladite canalisation de détente (308) étant en parallèle de la canalisation de dissipation (122), entre le deuxième serpentin (124) et l'unité de sécurité (104) et de manière àdétendre le troisième fluide caloporteur circulant dans la canalisation de dissipation (122) du deuxième serpentin (124) vers l'unité de sécurité (104), chaque extrémité de la canalisation de compression (302) étant reliée à la canalisation de dissipation (122) par une vanne 3 voies (306a, 306b), et chaque extrémité de la canalisation de détente (308) étant reliée à la canalisation de dissipation (122) par une vanne 3 voies (312a, 312b), l'une des canalisations parmi la canalisation de compression (302) et la canalisation de détente (308) étant en parallèle de la deuxième pompe (126) et l'unité de contrôle étant prévue pour commander les quatre vannes 3 voies (306a-b, 312a-b), le compresseur (304) et le détendeur (310).