Brevet FR3004523A1 — publié le 20141017

La présente invention concerne un système thermique comportant une pluralité d'unités solaires. La Fig. 1 montre un système thermique 100 de l'état de la technique. Le système thermique 100 comporte une pluralité d'unités solaires 102. Chaque unité solaire 102 présente un réservoir 104 rempli d'un fluide caloporteur, classiquement de l'eau, et un ensemble de caloducs 106, prévu pour transmettre la chaleur extrait du flux solaire au fluide caloporteur. Le fluide caloporteur est stocké dans le réservoir 104 et le condenseur de chaque caloduc 106 plonge dans ledit réservoir 104 afin de transférer les calories captées vers le fluide caloporteur. Le système thermique 100 présente également une canalisation principale 108 dans laquelle circule le fluide caloporteur. La circulation du fluide caloporteur dans la canalisation principale 108 est commandée en amont par une vanne d'entrée 110 et en sortie par une vanne de sortie 112. Le réservoir 104 de chaque unité solaire 102 est hydrauliquement relié à la canalisation principale 108 par une canalisation secondaire 114. Chaque réservoir 104 présente en partie haute une soupape de surpression 122 qui permet l'évacuation de la vapeur du fluide caloporteur en cas de trop forte pression. Le principe de fonctionnement est le suivant. La vanne de sortie 112 est fermée et la vanne d'entrée 110 est ouverte, le fluide caloporteur circule alors dans la canalisation principale 108 (flèche 116), puis dans chaque canalisation secondaire 114 (flèche 118) pour remplir chaque réservoir 104. Lorsque les réservoirs 104 sont pleins, la vanne d'entrée 110 est fermée. Les caloducs 106 de chaque unité solaire 102 chauffent alors le fluide caloporteur contenu dans le réservoir 104 de ladite unité solaire 102. Lorsque la température du fluide caloporteur de chaque réservoir 104 a atteint la température souhaitée, la vanne de sortie 112 est ouverte pour permettre l'écoulement du fluide caloporteur contenu dans chaque réservoir 104 par chaque canalisation secondaire 114 et la canalisation principale 108 (flèche 120). Lorsque tous les réservoirs 104 sont vides, la vanne de sortie 112 est fermée, la vanne d'entrée 110 est ouverte et un nouveau cycle peut commencer. Un tel système thermique 100 présente de nombreux désavantages, en particulier, il ne permet pas l'approvisionnement en continu de fluide caloporteur chaud, et il nécessite, pour chaque unité solaire 102, le chauffage du fluide caloporteur de sa température la plus basse à sa température la plus haute. Un objet de la présente invention est de proposer un système thermique qui ne présente pas les inconvénients de l'art antérieur. A cet effet, est proposé un système thermique comportant: - une pluralité d'unités solaires, chacune comportant un réservoir et un ensemble de caloducs dont les condenseurs plongent dans ledit réservoir, - un ensemble de canalisations secondaires reliant lesdites unités solaires en série, - une canalisation principale d'entrée reliée au réservoir de la première unité solaire de la série, et - une canalisation principale de sortie reliée au réservoir de la dernière unité solaire de la série. Avantageusement, chaque réservoir présente un évent, et le système thermique comporte en outre une canalisation de détournement reliant hydrauliquement tous les évents. Avantageusement, le réservoir de la dernière unité solaire présente une soupape de surpression. Avantageusement, chaque canalisation secondaire est coudée et relie le haut du réservoir amont au bas du réservoir aval. Avantageusement, le système thermique comporte une sonde de température disposée en sortie du système thermique et/ou une sonde de niveau disposée dans le réservoir de la dernière unité solaire de la série, une vanne d'entrée montée sur la canalisation principale d'entrée, et la vanne d'entrée est commandée en ouverture et en fermeture par la sonde de température et/ou la sonde de niveau. 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 un système thermique de l'état de la technique, la Fig. 2 montre un système thermique selon un premier mode de réalisation de l'invention, et la Fig. 3 montre un système thermique selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Dans la suite de la description, les éléments qui sont identiques à ceux de l'état de la technique portent la même référence, et les références amont et aval sont prises par rapport au sens d'écoulement du fluide caloporteur. La Fig. 2 montre un système thermique 200 selon un premier mode de réalisation de l'invention et qui comporte une pluralité d'unités solaires 102, c'est-à- dire au moins deux. Chaque unité solaire 102 présente un réservoir 104 prévu pour être rempli d'un fluide caloporteur, classiquement de l'eau, et un ensemble de caloducs 106, et le condenseur de chaque caloduc plonge dans ledit réservoir 104 afin de transférer les calories captées vers le fluide caloporteur du réservoir 104. Le système thermique 200 présente également une canalisation principale d'entrée 208 par laquelle le fluide caloporteur arrive (flèche 216) dans le système thermique 200 et une canalisation principale de sortie 212 par laquelle le fluide caloporteur sort (flèche 220) du système thermique 200. Les réservoirs 104 des unités solaires 102 sont reliés en série les uns aux autres à l'aide de canalisations secondaires 214. La canalisation principale d'entrée 208 est reliée au réservoir 104 de la première unité solaire 102 de la série, et la canalisation principale de sortie 212 est reliée au réservoir 104 de la dernière unité solaire 102 de la série. Le principe de fonctionnement est le suivant. La canalisation principale d'entrée 208 amène le fluide caloporteur dans le réservoir 104 de la première unité solaire 102, le fluide caloporteur s'écoule ensuite entre le réservoir 104 de la première unité solaire 102 et le réservoir 104 de l'unité solaire 102 suivante par la canalisation secondaire 214 qui les relie, et ainsi de suite jusqu'au réservoir 104 de la dernière unité solaire 102, le fluide caloporteur sort alors du réservoir 104 de la dernière unité solaire 102 par la canalisation principale de sortie 212. Un tel système thermique 200 permet donc un approvisionnement en continu de fluide caloporteur chaud en sortie du système thermique 200. Dans le mode de réalisation de l'invention présenté sur la Fig. 2, la canalisation principale d'entrée 208 est reliée en partie basse du réservoir 104 de la première unité solaire 102, la canalisation secondaire 214 entre le réservoir 104 de la première unité solaire 102 et le réservoir 104 de l'unité solaire 102 suivante est reliée entre les parties hautes de ces deux réservoirs 104. Ainsi, le système thermique 200 permet de bénéficier de la stratification de l'eau dans le réservoir 104 de la première unité solaire 102 puisque l'eau froide est localisée dans la partie basse du réservoir 104, tandis que l'eau chaude est localisée dans la partie haute du réservoir 104. En outre, le fluide caloporteur est chauffé progressivement en passant dans chaque unité solaire 102. Le débit dans le système thermique 200 est réglé afin d'obtenir un fluide caloporteur à la température désirée et/ou un certain niveau de remplissage dans chaque réservoir 104. La température est mesurée à l'aide d'une sonde de température 218a disposée en aval ou en sortie du réservoir 104 de la dernière unité solaire 102, c'est-à-dire en sortie du système thermique 200. Le niveau de remplissage est mesuré à l'aide d'une sonde de niveau 218b disposée dans le réservoir 104 de la dernière unité solaire 102 de la série. Le débit dans le système thermique 200 est réglable grâce à une vanne d'entrée 210 montée sur la canalisation principale d'entrée 208 et la vanne d'entrée 210 est commandée en ouverture et en fermeture par la sonde de température 218a et/ou la sonde de niveau 218b. Pour éviter une trop forte pression à l'intérieur des réservoirs 104, chaque réservoir 104 présente un évent 224 qui permet au fluide caloporteur en surpression ou à sa vapeur de s'évacuer, et une canalisation de détournement 226 qui relie hydrauliquement tous les évents 224. Ainsi, lorsque du fluide caloporteur ou sa vapeur est évacué par un évent 224, il/elle retourne dans le système thermique 200 par l'un ou plusieurs des autres évents 224, évitant ainsi une perte de fluide caloporteur. Chaque évent 224 est placé en partie haute du réservoir 104 correspondant. Le réservoir 104 de la dernière unité solaire 102 de la série présente également une soupape de surpression 122 qui est combinée avec l'évent 224 de ce même réservoir 104. Cette soupape de surpression 122 permet l'évacuation du fluide caloporteur ou de sa vapeur en cas de surpression. La présence d'une seule soupape de surpression 122 dans le système thermique 200 limite les pertes de fluide caloporteur car celui-ci va d'abord se répartir dans le système thermique 200 par la canalisation de détournement 226 avant d'être évacué du système thermique 200 par la soupape de surpression 122. La Fig. 3 montre un système thermique 300 selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, qui se différencie du système thermique 200 selon le premier mode de réalisation par la forme de chaque canalisation secondaire 314. Alors que dans le système thermique 200 selon le premier mode de réalisation, chaque canalisation secondaire 214 est rectiligne et horizontale, dans le système thermique 300 selon le deuxième mode de réalisation, chaque canalisation secondaire 314 est coudée. Ainsi, pour deux réservoirs 204 en série, la canalisation secondaire 314 entre eux, relie le haut du réservoir 104 amont au bas du réservoir 104 aval. Du fait de la différence de densité, l'eau chaude vient se placer dans la partie haute du réservoir 104, et la forme de la canalisation secondaire 314 permet ainsi de prélever l'eau au niveau de ce qui est l'eau chaude pour le réservoir 104 amont pour l'injecter au niveau de ce qui est l'eau froide pour le réservoir 104 aval, ce qui permet de profiter pleinement de la stratification de l'eau dans chaque réservoir 104 et d'améliorer le rendement du système thermique 300. 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. REVENDICATIONS1) Système thermique (200, 300) comportant: - une pluralité d'unités solaires (102), chacune comportant un réservoir (104) et un ensemble de caloducs (106) dont les condenseurs plongent dans ledit réservoir (104), - un ensemble de canalisations secondaires (214, 314) reliant lesdites unités solaire (102) en série, - une canalisation principale d'entrée (208) reliée au réservoir (104) de la première unité solaire (102) de la série, et - une canalisation principale de sortie (212) reliée au réservoir (104) de la dernière unité solaire (102) de la série. 2) Système thermique (200, 300) selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque réservoir (104) présente un évent (224), et en ce que le système thermique (200, 300) comporte en outre une canalisation de détournement (226) reliant hydrauliquement tous les évents (224). 3) Système thermique (200, 300) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le réservoir (104) de la dernière unité solaire (104) présente une soupape de surpression (122). 4) Système thermique (300) selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que chaque canalisation secondaire (314) est coudée et relie le haut du réservoir (104) amont au bas du réservoir (104) aval. 5) Système thermique (200, 300) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte une sonde de température (218a) disposée en sortie du système thermique (200, 300) et/ou une sonde de niveau (218b) disposée dans le réservoir (104) de la dernière unité solaire (102) de la série, une vanne d'entrée (210) montée sur la canalisation principale d'entrée (208), et en ce que la vanne d'entrée (210) est commandée en ouverture et en fermeture par la sonde de température (218a) et/ou la sonde de niveau (218b).30