Brevet FR3069910A1 — publié le 20190208

Le dispositif, selon l'invention, concerne la production d'eau chaude par alimentation électrique à tension et courant continus d'origine photovoltaïque ( 1 ) d'un ou plusieurs thermoplongeurs ( 2) situés à l'intérieur d'un réservoir d'eau ( 3 ). Le réservoir ( 3 ) est raccordé en amont et en série avec l'installation existante. La production d'eau chaude est généralement réalisée par des chaudières gaz, fioul, bois, solaire thermique, aérothermie, géothermie, cumulus électrique. Le dispositif, selon l'invention, est d'apporter une solution qui s'inscrit dans le cadre de la transition énergétique. Le système permet de réduire l'utilisation des énergies fossiles et d'électricité du réseau. L'avantage du système est qu'a la moindre production de tension et de courant continus fournis par le champ solaire photovoltaïque ( 1 ),aux bornes du thermoplongeur ( 2), on obtiendra une quantité d'énergie qui aura pour effet de créer une élévation de température variable de l'eau du réservoir ( 3 ). Avec l'utilisation de l'électricité photovoltaïque, contrairement à la production d'eau chaude par capteurs solaires thermiques, le dispositif n'utilise pas de tuyau, pas de circulateur, pas de liquide antigel pour les périodes d'hiver. Le dispositif, selon l'invention, se compose d'un champ solaire ( 1 ) qui va alimenter en électricité l'élément chauffant de type thermoplongeur ( 2 ) situé à l'intérieur du réservoir ( 3 ). Le dispositif se compose d'une pluralité de blocs de jonctions ( 4 ) équipés de diode anti retour, ceci afin d'éviter que des panneaux photovoltaïques du champ solaire ( 1) ne puissent pas être consommateurs d'énergie. Le dispositif comprend un coffret électrique ( 5 ) qui va assurer la protection du système et des personnes. Le dispositif comprend un premier réservoir ( 3 ) équipé d'une entrée d'eau froide ( 6 ) reliée à l'arrivée d'eau froide du réseau ( 7 ), d'une sortie d'eau ( 8 ). Le dispositif comprend un deuxième réservoir ( 9 ) équipé d'une entrée d'eau ( 10) reliée directement en série à la sortie ( 8 ) du premier réservoir ( 3 ), d'une sortie ( 11 ) reliée à l'utilisation d'eau chaude ( 12 ). Le deuxième réservoir ( 9 ) peut être assimilé à un chauffe-eau électrique traditionnel ou à tout autre système de production d'eau chaude, chaudières gaz, bois, fioul, etc. Les deux réservoirs ( 3 ) et ( 9 ) seront chacun équipés de thermostats, de soupapes de sécurité et d'une isolation performante ( 13 ). 2 Le dispositif sera équipé de vannes d'arrivée et de départ d'eau, ainsi que de groupes de sécurité reliés à l'égout, montés selon les règles de l'art. Le dispositif, selon l'invention, va permettre l'utilisation la plus rationnelle de l'énergie électrique photovoltaïque. Le système permet d'utiliser 100 % ( cent pour cent ) de 5 l'énergie électrique fournie par le champ solaire ( 1 ). Le réservoir d'eau chaude solaire ( 3 ) sera donc relié en série et en amont de tous systèmes de production d'eau chaude. La puissance et le volume du réservoir solaire de stockage d'eau chaude ( 3 ) seront variables en fonction de la puissance du champ solaire photovoltaïque ( 1). 10 A chaque puisage sur la sortie ( 12 ) d'utilisation d'eau chaude, l'arrivée d'eau froide ( 7 ) reliée à l'entrée ( 6 ) pousse l'eau chaude du réservoir ( 3 ) vers la sortie ( 8) reliée directement en série avec l'entrée ( 10 ) du réservoir ( 9 ) ce qui a pour effet de faire un apport d'eau plus chaude dans le réservoir ( 9 ) du système existant que celle du réseau d'eau froide ( 7). 15 Le dispositif, selon l'invention, permet ainsi de faire baisser la constante de refroidissement du réservoir ( 9 ) du fait d'un apport d'eau plus chaude que celle du réseau d'eau froide ( 7 ) sur l'entrée ( 10 ) suite au puisage sur la sortie ( 12 ) d'utilisation. L'abaissement de la constante de refroidissement permet de faire baisser la 20 consommation d'énergie du réservoir ( 9). Le principe, selon l'invention, est d'installer en amont et en série un système de production d'eau chaude électrique d'origine photovoltaïque ( 1 ) à courant et tension continus en alimentant un thermoplongeur ( 2 ) situé à l'intérieur du réservoir ( 3 ), sur un système de production d'eau chaude existant ( 9 ). 25 Le système, selon l'invention, sera capable de fournir l'intégralité ou en partie des besoins en eau chaude. Le dispositif, selon l'invention, consiste à utiliser directement le courant de court circuit fourni par le champ solaire photovoltaïque ( 1 ). Exemple 1: 30 Avec une température moyenne d'arrivée d'eau froide d'environ 15 degrés (quinze) et une température d'eau d'utilisation de 65 degrés (soixante-cinq), ce qui nous donne un delta T de 50 degrés (cinquante). A chaque degré d'élévation de la température de l'eau du réservoir électrique solaire ( 3 ) on fera une économie de 2 % (deux pour cent). 3 Pour un réservoir ( 3 ) de 150 litres (cent-cinquante) équipé d'un thermoplongeur de 1500 watts (mille cinq-cents) 48 volts (quarante-huit). Pour avoir une température de 65 degrés (soixante-cinq), dans le réservoir ( 3 ) il faut environ 6 heures (six) d'ensoleillement pour obtenir 100% (cent pour cent) de la 5 production. Le dispositif, selon l'invention, produira une élévation de température de l'eau dans le réservoir ( 3 ) tous les jours de l'année. Le dispositif, selon l'invention, produit de l'eau chaude sanitaire, de l'eau chaude pour le chauffage ou de l'eau chaude pour tout autre besoin. 10 Les deux réservoirs ( 3 / 9 ) seront le plus proche possible pour limiter les déperditions thermiques. Le champ solaire photovoltaïque ( 1 ) sera le plus proche possible du réservoir ( 3 ) équipé du thermoplongeur ( 2 ) à tension et courant continus pour limiter au maximum les chutes de tension. 15 Dans l'exemple 1 : on utilise 5 ( cinq ) panneaux photovoltaïques 330 watts ( trois cent trente ) 48 volts ( quarante-huit ) couplés en parallèle ce qui permet d'obtenir une puissance 1500 watts ( mille cinq cents ) en utilisant la tension 48 volts ( quarante - huit ) qui est la tension de sécurité en courant continu, aucun risque d'électrocution pour les personnes. 20 A savoir : les mêmes panneaux photovoltaïques couplés en séries vont produire la même puissance soit 1500 watts ( mille cinq cents ) avec une tension de 240 volts (deux cent quarante ). L'utilisation du couplage série permet l'utilisation de ballon d'eau chaude traditionnel dit cumulus, la tension 240 volts ( deux cent quarante ) permet de réduire la section des cables d'alimentation électrique et de réduire les chutes de 25 tension, mais demande l'installation de protection électrique adéquate suivant les règles de l'art. Selon l'exemple 1, pour diviser par deux le temps de chauffe, il suffit de doubler la puissance, ce qui est très intéressant pendant les périodes de faible ensoleillement, en considérant qu'en Métropole l'ensoleillement moyen est d'environ 1800 heures ( mille 30 huit cents ) ce qui nous donne une durée d'ensoleillement théorique journalière moyenne de 5 heures ( cinq ). On pourrait en déduire que le système, selon l'invention, aurait un rendement proche de 100% ( cent pour cent ). Sachant qu'en Métropole on a en moyenne 65 jours ( soixante cinq ) sans soleil, le système, selon l'invention, aura un rendement d'environ 80% ( quatre vingt pour cent ). 4 Le dispositif, selon l'invention, est capable de fournir de l'eau à 100 degrés ( cent ) celsius . Exemple 2: Avec une température moyenne d'arrivée d'eau froide d'environ 15 degrés (quinze) et 5 une température d'eau d'utilisation de 100 degrés ( cent ), ce qui nous donne un delta T de 85 degrés (quatre vingt cinq ). Pour un réservoir ( 3 ) de 150 litres (cent-cinquante) équipé de deux thermoplongeurs de 1500 watts ( mille cinq cents ) 48 volts (quarante-huit). Pour avoir une température de 100 degrés (cent), dans le réservoir ( 3 ), il faut 10 environ 5 heures ( cinq ) d'ensoleillement pour obtenir 100% (cent pour cent) de la production. La production d'eau chaude électrique d'origine photovoltaïque, selon l'invention, concerne tous les utilisateurs d'eau chaude : que ce soit pour de l'eau chaude sanitaire, 15 de chauffage ou pour tout autre besoin, domestique, industriel, REVENDICATIONS1) Dispositif de production d'eau chaude électrique à tension et courant continus, caractérisé en ce qu'il se compose, d'un champ solaire photovoltaïque ( 1), d'un réservoir d'eau ( 3 ) équipé d'un thermoplongeur ( 2 ) installé directement en série avec un système de production d'eau chaude existant, réservoir ( 9 ) qui peut être assimilé à un chauffe-eau électrique, d'un coffret électrique ( 5 ) pour la protection du système et des personnes, d'une pluralité de blocs de jonctions ( 4 ) équipés de diode anti retour, permettent d'éviter que des panneaux photovoltaïques du champ solaire puissent être consommateurs d'énergie, d'une entrée d'eau froide réseau ( 7 ) reliée à l'entrée ( 6 ) du réservoir ( 3 ) et d'une sortie ( 11 )réservoir ( 9 ) reliée à la sortie d'eau chaude d'utilisation ( 12), la sortie ( 8 ) du réservoir ( 3) est reliée directement en série avec l'entrée ( 10) du réservoir ( 9 ), les deux réservoirs ( 3 ) et ( 9 ) sont équipés d'une isolation performante ( 13). 2 ) Le dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le thermoplongeur ( 2 ) est alimenté en tension et courant continus d'origine photovoltaïque à ces bornes en utilisant directement le courant de court circuit fourni par le champ solaire ( 1). 3) Le dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la sortie ( 8) du réservoir ( 3) et l'entrée ( 10) du réservoir ( 9 ) seront installées directement en série, ainsi à chaque puisage d'eau chaude sur la sortie d'utilisation ( 12), l'arrivée d'eau froide ( 7) pousse l'eau chaude du réservoir ( 3 )vers la sortie ( 8 ) reliée directement en série avec l'entrée ( 10) du réservoir ( 9 ) ce qui a pour effet de faire un apport d'eau plus chaude dans le réservoir ( 9 ) du système existant que le réseau d'eau froide ( 7). 4) Le dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'un apport d'eau plus chaude que celle du réseau d'eau froide ( 7 ) sur l'entrée ( 10 ) du réservoir ( 9 ) permet de faire baisser la constante de refroidissement. L'abaissement de la constante de refroidissement a pour effet de faire baisser la consommation d'énergie du réservoir ( 9). 5) Le dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que suivant le couplage en série ou en parallèle des panneaux photovoltaïques qui compose le champ solaire ( 1 ) pour des puissances identiques, on pourra employer des tensions différentes. 6) Le dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les volumes et la température d'eau à chauffer seront, variables en fonction de la puissance du champ solaire photovoltaïque ( 1).