Brevet FR3152577A1 — publié le 20250307

INSTALLATION THERMIQUE L’invention concerne une installation thermique (100) comportant des unités solaires (102) à réservoir (104) et caloducs (106) avec une canalisation de transfert (105) traversant chaque réservoir (104), un ballon tampon (108), un échangeur thermique (114) enfoui dans le sol, une canalisation principale (112) comportant une première portion (112a) entre la sortie des réservoirs (104) et l’échangeur thermique (114) et une deuxième portion (112b) connectée entre l’échangeur thermique (114) et l’entrée des réservoirs (104), une canalisation de remplissage (116) connectée entre la première portion (112a) et le ballon tampon (108), une vanne principale (118) montée sur la première portion (112a) entre la canalisation de remplissage (116) et l’échangeur thermique (114), et au niveau de la sortie des réservoirs (104), la première portion (112a) présente une sous-portion (112c) qui monte au-dessus du dernier réservoir (104) avant de redescendre vers la canalisation de remplissage (116) et l’échangeur thermique (114). Fig. 1 INSTALLATION THERMIQUE La présente invention concerne un système thermique comportant une pluralité d'unités solaires. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE La FIG. 3 montre un système thermique 300 de l'état de la technique. Le système thermique 300 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 extraite 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. La pluralité d'unités solaires 102 présente une canalisation de transfert 105 qui traverse successivement chaque réservoir 104. À cette fin, chaque réservoir 104 présente une entrée par laquelle la canalisation de transfert 105 pénètre dans le réservoir 104 et une sortie par laquelle la canalisation de transfert 105 sort du réservoir 104. Les unités solaires 102 sont montées en série et la canalisation de transfert 105 s’étend ainsi entre l’entrée du premier réservoir 104, dite entrée de transfert 105a par laquelle la canalisation de transfert 105 pénètre dans le premier réservoir 104 et la sortie du dernier réservoir 104, dite sortie de transfert 105b par laquelle la canalisation de transfert 105 sort du dernier réservoir 104. Le système thermique 300 présente également un ballon tampon 108 rempli d’eau et équipé d’un système chauffant 120 tel qu’une résistance électrique. Le ballon tampon 108 est équipé d’une première canalisation 122a par laquelle de l’eau froide arrive dans le ballon tampon 108 et d’une deuxième canalisation 122b par laquelle de l’eau chaude sort du ballon tampon 108. Le système thermique 300 présente également un échangeur thermique 114 qui est enfoui dans le sol et qui comporte une entrée et une sortie. Comme expliqué ci-dessous, l’échangeur thermique 114 permet d’évacuer un trop plein de calories vers le sol en particulier en cas de surchauffe des réservoirs 104 ou de capter les calories du sol en cas de risque de gel des réservoirs 104. Le système thermique 300 présente également une canalisation principale 112 avec une première portion 112a fluidiquement connectée entre la sortie de transfert 105b et l’entrée de l’échangeur thermique 114 et une deuxième portion 112b fluidiquement connectée entre la sortie de l’échangeur thermique 114 et l’entrée de transfert 105a. La canalisation principale 112 forme ainsi avec la canalisation de transfert 105 une boucle dans laquelle circule de l’eau. Le système thermique 300 présente également une canalisation de remplissage 116 fluidiquement connectée entre la première portion 112a et le ballon tampon 108. Entre la canalisation de remplissage 116 et l’échangeur thermique 114, la première portion 112a est équipée d’une pompe 119 et d’une vanne principale 118. Le système thermique 300 présente une canalisation d’apport 121 fluidiquement connectée à la première portion 112a en aval de la vanne principale 118 et par laquelle de l’eau froide arrive dans la première portion 112a. L’arrivée d’eau froide dans la première portion 112a par la canalisation d’apport 121 est contrôlée par une vanne d’apport 124 et un clapet anti-retour 126 montés sur la canalisation d’apport 121. En fonctionnement, l’eau froide arrive dans le ballon tampon 108 par la première canalisation 122a sous contrôle d’une première vanne 126a. L’eau froide est chauffée par le système chauffant 120 et ressort par la deuxième canalisation 122b sous contrôle d’une deuxième vanne 126b. Lorsque l’énergie solaire peut être utilisée, la vanne principale 118 est fermée et la vanne d’apport 124 est ouverte. L’eau froide arrive ainsi de la canalisation d’apport 121, circule à travers une partie de la première portion 112a, à travers l’échangeur thermique 114 puis la deuxième portion 112b pour rejoindre l’entrée de transfert 105a et circuler dans la canalisation de transfert 105 à travers les réservoirs 104 jusqu’à la sortie de transfert 105b. L’eau ainsi chauffée rejoint alors le ballon tampon 108 par une partie de la première portion 112a et la canalisation de remplissage 116. Lorsqu’il n’y a aucune demande de chauffage et que le soleil chauffe les caloducs 106, il est nécessaire d’évacuer la chaleur desdits caloducs 106. La vanne d’apport 124 est alors fermée et la pompe 119 est mise en marche et la vanne principale 118 est ouverte. L’eau circule alors en boucle dans la canalisation de transfert 105 et la canalisation principale 112. En traversant l’échangeur thermique 114, l’eau décharge ses calories dans le sol. À l’inverse, par temps froid, voire de gel, le même fonctionnement permet d’apporter la chaleur du sol au réservoir 104. Bien qu’un tel système thermique 300 fonctionne bien, il nécessite l’utilisation d’une pompe 119 et donc d’électricité et il est donc souhaitable de trouver un arrangement différent dans lequel il n’est pas nécessaire d’avoir une pompe. Un objet de la présente invention est de proposer un système thermique qui ne présente pas les inconvénients de l’art antérieur. À 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, où ladite pluralité d’unités solaires présente une canalisation de transfert traversant successivement chaque réservoir entre une entrée de transfert par laquelle ladite canalisation de transfert pénètre dans le premier réservoir et une sortie de transfert par laquelle ladite canalisation de transfert sort du dernier réservoir, - un ballon tampon, - un échangeur thermique destiné à être enfoui dans le sol et comportant une entrée et une sortie, - une canalisation principale comportant une première portion fluidiquement connectée entre la sortie de transfert et l’entrée de l’échangeur thermique et une deuxième portion fluidiquement connectée entre la sortie de l’échangeur thermique et l’entrée de transfert, - une canalisation de remplissage fluidiquement connectée entre la première portion et le ballon tampon, et - une vanne principale montée sur la première portion entre la canalisation de remplissage et l’échangeur thermique, le système thermique étant caractérisé en ce qu’au niveau de la sortie de transfert, la première portion présente une sous-portion qui monte au-dessus du dernier réservoir avant de redescendre vers la canalisation de remplissage et l’échangeur thermique. Avantageusement, la sous-portion présente une forme arrondie. 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 : FIG. 1 est une représentation schématique d’un système thermique selon l’invention, FIG. 2 est une vue en perspective d’une unité solaire mise en œuvre dans le système thermique selon l’invention, et FIG. 3 est une représentation schématique d’un système thermique de l’état de la technique. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION 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 dans la canalisation. La FIG. 1 montre un système thermique 100 selon l’invention. 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 extraite 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. La pluralité d’unités solaires 102 présente une canalisation de transfert 105 qui traverse successivement chaque réservoir 104. À cette fin, chaque réservoir 104 présente une entrée par laquelle la canalisation de transfert 105 pénètre dans le réservoir 104 et une sortie par laquelle la canalisation de transfert 105 sort du réservoir 104. La portion de la canalisation de transfert 105 qui est dans un réservoir 104 constitue un échangeur thermique entre l’eau du réservoir 104 et l’eau qui circule dans la canalisation de transfert 105. Les unités solaires 102 sont montées en série et la canalisation de transfert 105 s’étend ainsi entre l’entrée du premier réservoir 104, dite entrée de transfert 105a par laquelle la canalisation de transfert 105 pénètre dans le premier réservoir 104 et la sortie du dernier réservoir 104, dite sortie de transfert 105b par laquelle la canalisation de transfert 105 sort du dernier réservoir 104. Le système thermique 100 présente également un ballon tampon 108 rempli d’eau et équipé d’un système chauffant 120 tel qu’une résistance électrique. Le ballon tampon 108 est équipé d’une première canalisation 122a par laquelle de l’eau froide arrive dans le ballon tampon 108 et d’une deuxième canalisation 122b par laquelle de l’eau chaude sort du ballon tampon 108. L’eau froide arrive sous pression par exemple d’un fournisseur d’eau. Le système thermique 100 présente également un échangeur thermique 114 qui est enfoui dans le sol et qui comporte une entrée et une sortie. Comme expliqué ci-dessous, l’échangeur thermique 114 permet d’évacuer un trop plein de calories vers le sol en particulier en cas de surchauffe des réservoirs 104 ou de capter les calories du sol en cas de temps froid voire de gel. Le système thermique 100 présente également une canalisation principale 112 avec une première portion 112a fluidiquement connectée entre la sortie de transfert 105b et l’entrée de l’échangeur thermique 114 et une deuxième portion 112b fluidiquement connectée entre la sortie de l’échangeur thermique 114 et l’entrée de transfert 105a. La canalisation principale 112 forme ainsi avec la canalisation de transfert 105 une boucle dans laquelle circule de l’eau. Le système thermique 100 présente également une canalisation de remplissage 116 fluidiquement connectée entre la première portion 112a et le ballon tampon 108. Entre la canalisation de remplissage 116 et l’échangeur thermique 114, la première portion 112a est équipée d’une vanne principale 118 mais il n’y a pas de pompe comme pour l’état de la technique. Le système thermique 100 présente une canalisation d’apport 121 fluidiquement connectée à la première portion 112a en aval de la vanne principale 118 et par laquelle de l’eau froide arrive dans la première portion 112a. L’arrivée d’eau froide dans la première portion 112a par la canalisation d’apport 121 est contrôlée par une vanne d’apport 124 et un clapet anti-retour 126 montés sur la canalisation d’apport 121. Comme le montre la FIG. 2 , le réservoir 104 est monté sur un châssis 302 qui surélève le réservoir par rapport au sol et les caloducs 106 sont fixés au châssis 302 sous le réservoir 104. Au niveau de la sortie de transfert 105b, la première portion 112a présente une sous-portion 112c qui monte au-dessus du dernier réservoir 104 avant de redescendre vers la canalisation de remplissage 116 et l’échangeur thermique 114. Avec un tel arrangement, en cas de demande d’eau chaude, la vanne principale 118 est fermée, l’eau chaude qui sort du dernier réservoir 104 au niveau de la sortie de transfert 105b, remonte le long de la sous-portion 112c avant de redescendre dans la première portion 112a en direction de la canalisation de remplissage 116 vers le ballon tampon 108 sous la pression de l’eau d’alimentation de la canalisation d’apport 121. Avec un tel arrangement, en cas de risque de surchauffe du réservoir 104, la vanne principale 118 est ouverte, l’eau chaude qui sort du dernier réservoir 104 au niveau de la sortie de transfert 105b remonte le long de la sous-portion 112c avant de redescendre dans la portion 112a en direction de l’échangeur thermique 114 par l’effet de convection libre et sous la pression de l’eau d’alimentation de la canalisation d’apport 121. En cas de risque de gel du réservoir 104, par convection libre, ce système permet également de remonter la chaleur du sol vers le réservoir 104, par l’échangeur 114 via les canalisations principales 112 et de transfert 105. Un tel fonctionnement sans pompe est possible du fait de la convection libre qui est ainsi créée. En fonctionnement, l’eau froide arrive dans le ballon tampon 108 par la première canalisation 122a sous contrôle d’une première vanne 126a. L’eau froide est chauffée par le système chauffant 120 et ressort par la deuxième canalisation 122b sous contrôle d’une deuxième vanne 126b. Lorsque l’énergie solaire peut être utilisée, la vanne principale 118 est fermée et la vanne d’apport 124 est ouverte. L’eau froide arrive ainsi de la canalisation d’apport 121, circule à travers une partie de la première portion 112a, à travers l’échangeur thermique 114 puis la deuxième portion 112b pour rejoindre l’entrée de transfert 105a et circuler dans la canalisation de transfert 105 à travers les réservoirs 104 jusqu’à la sortie de transfert 105b. L’eau ainsi chauffée rejoint alors le ballon tampon 108 par une partie de la première portion 112a et la canalisation de remplissage 116. Lorsqu’il n’y a aucune demande de chauffage et que le soleil chauffe les caloducs 106, il est nécessaire d’évacuer et stocker la surchauffe des réservoirs 104. La vanne d’apport 124 est alors fermée et la vanne principale 118 est ouverte. L’eau circule alors en boucle dans la canalisation de transfert 105 et la canalisation principale 112. En traversant l’échangeur thermique 114, l’eau décharge ses calories dans le sol. À l’inverse, par temps froid, voire risque de gel, le même fonctionnement permet d’apporter la chaleur du sol au réservoir 104. Pour limiter les pertes de charges dans la sous-portion 112c celle-ci présente une forme arrondie, c'est-à-dire qu’elle est arquée en montant au-dessus du réservoir 104. Pour remplir les réservoirs 104, il est prévu une canalisation d’approvisionnement 130 fluidiquement connectée au premier réservoir 104 et pour chaque réservoir 104 suivant, une canalisation complémentaire 132 fluidiquement connectée entre deux réservoirs 104 successifs. Système thermique (100) 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), où ladite pluralité d'unités solaires (102) présente une canalisation de transfert (105) traversant successivement chaque réservoir (104) entre une entrée de transfert (105a) par laquelle ladite canalisation de transfert (105) pénètre dans le premier réservoir (104) et une sortie de transfert (105b) par laquelle ladite canalisation de transfert (105) sort du dernier réservoir (104), - un ballon tampon (108), - un échangeur thermique (114) destiné à être enfoui dans le sol et comportant une entrée et une sortie, - une canalisation principale (112) comportant une première portion (112a) fluidiquement connectée entre la sortie de transfert (105b) et l’entrée de l’échangeur thermique (114) et une deuxième portion (112b) fluidiquement connectée entre la sortie de l’échangeur thermique (114) et l’entrée de transfert (105a), - une canalisation de remplissage (116) fluidiquement connectée entre la première portion (112a) et le ballon tampon (108), et - une vanne principale (118) montée sur la première portion (112a) entre la canalisation de remplissage (116) et l’échangeur thermique (114), le système thermique (100) étant caractérisé en ce qu’au niveau de la sortie de transfert (105b), la première portion (112a) présente une sous-portion (112c) qui monte au-dessus du dernier réservoir (104) avant de redescendre vers la canalisation de remplissage (116) et l’échangeur thermique (114). Système thermique (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sous-portion (112c) présente une forme arrondie.