Description
Concentrateur-Transporteur fractionné d'énergie via fluide caloporteur à changement de phases Nouveau Dispositif
PREAMBULE :
Il est connu que l'énergie thermique se trouve en quantité très importante, mais à très bas niveau énergétique, dans l'atmosphère. L'homme cherche ;depuis toujours, à utiliser cette énergie thermique pour chauffer l'eau , sanitaire ou non , dont il a besoin et ce dans les meilleures conditions de : -résultat technique -sécurité environnementale -longévité des composants -retour raisonnable investissement/économie réalisée.
En résumé,il s'agit de concentrer dans un réservoir d'eau très chaude à proximité du point d'utilisation et généralement à l'intérieur de la maison , les calories trouvées à l'extérieur dans l'atmosphère , à bas niveau énergétique .
Le nouveau dispositif est donc un simple concentrateurtransporteur de calories.
Les 5 phases de l'opération de concentration-transfert de calories se décrivent en résumé comme suit :
PHASE n[deg.]l : le CAPTAGE puis la CONCENTRATION des calories par effet de serre : élévation du niveau énergétique , induisant
PHASE n[deg.]2 : la VAPORISATION du fluide caloporteur contenu dans le tube en Cu solidaire de l'ailette du capteur : accumulation d'énergie thermique dans ce fluide lors de changement de phase liquide>gaz induisant PHASE n[deg.]3 : la CONVECTION et le transport ascensionel FRACTIONNE ET SECURISE du gaz chargé de calories :
( effet caloduc bien connu).
Le Fractionnement qui est l'objet principal de ce brevet , assure,grace à une nouvelle disposition des tubes en Cu : - un parfait fonctionnement de l'effet caloduc -une technique sécurisée du transport du fluide induisant
PHASE n[deg.]4 : la RECONDENSATION du gaz caloporteur, libérant la chaleur latente y accumulée, qui est transférée , via l'échangeur de chaleur , à l'eau à chauffer induisant
PHASE n[deg.]5 : le RETOUR , par gravitation , du fluide , recondensé et déchargé de ses calories , vers la captage et pérennité du cycle : celui-ci fonctionne tant que T[deg.] capteur > T[deg.] réservoir+DT[deg.]( minimum pour remettre le cycle en route ; si DT[deg.] trop petit, nul ou négatif le cycle s'arrête , (la nuit par exemple).
NB :
ces 5 PHASES sont intimement liées et tout le système est conçu , point de vue compatibilité et agencement des matériaux , surtout grâce au tube de cuivre omniprésent pour assurer un fonctionnement 100% intégré , parfait , inusable avant un temps très long , non gélif , sans aucun apport énergétique artificiel , mais fonctionnant uniquement suivant les LOIS DE LA PHYSIQUE .
DESCRIPTION , CONSTRUCTION ET FONCTIONNEMENT DETAILLES DU NOUVEAU DISPOSITIF
PHASE 1: CAPTAGE , CONCENTRATION :
Sachant que la chaleur monte , le dispositif commence , au point le plus bas , par le captage .
En plaçant le réservoir d'eau à réchauffer au point le plus haut on trouvera plusieurs avantages à cette configuration : - utiliser la loi physique de la convection citée ici plus haut
- utiliser un site bien protégé des vents tout en étant bien ensoleillé ( le pied des murs est reconnu comme privilégié pour y placer traditionnellement des couches horticoles )
- le site solaire est de première importance : on ne peut pas installer n'importe où un capteur et donc beaucoup de sites sont , hélas , à proscrire : de plus un chemin trop long pour le transport de l'eau chaude , depuis le captage jusqu'au point de consommation est aussi à procrire , l'eau chaude perdant ses calories en cours de transport - la pose , la surveillance et l'entretien du capteur sont plus aisés au sol On ne reviendra pas sur le capteur , dispositif bien connu permettant l'effet de serre :
notons que l'absorbeur doit être en tôle de Cu noirci sur une face suivant les règles et solidarisée longitudinalement ( généralement par soudure) à des tubes de Cu : l'absorbeur doit être monté de façon à éviter tout effet galvanique ou d'incompatibilité de matériaux surtout avec le caisson capteur.
Phase 2 : VAPORISATION + Phase 3 : CONVECTION
Cet absorbeur est délibérément scindé en autant de parties longitudinales qu'il y a d'ailettes ( p.ex. 8 ailettes de 0,125 m de largeur sur 2 m de long formant un capteur de 2m<2>) . Chaque aillette est munie sur sa face interne d'un tube de Cu recuit de +/-3.5m de long dont la partie inférieure (sur 2m de long) est soudée à la tôle de Cu noir.
Ces 8 tubes sortent du caisson par la face supérieure dans une trémie fortement isolée thermiquement où ces tubes sont disposés de manière à former une botte cylindrique et isolée entrant dans le mur de la maison et dirigée ensuite dans le culot inférieur du réservoir solaire : chacun des 8 tubes est fixé verticalement sur le culot au moyen d'un presse toupe assurant l'étanchéité du réservoir : ces tubes arrivent ainsi à environ 70 cm de hauteur à l'intérieur du boiler et y sont solidarisés mécaniquement à un échangeur de chaleur en Cu ( dont ils font intégralement partie eux-mêmes) baignant dans l'eau à réchauffer.
Ces 8 tubes sont remplis du liquide/gaz caloporteur et soudés hermétiquement à chaque extrémité formant ainsi 8 enceintes fractionnées , complètement séparées .propices à favoriser un bon mouvement ascendant-descendant du fluide : dans ces 8 tubes indépendants s'effectue l'effet caloduc (trop connu que pour être redécrit ici ).
Phase 4 : RECONDENSATION et Phase 5 : RETOUR
Le lecteur aura compris , suivant la description du principe de fonctionnement ci-dessus , que les 8 enceintes ( ou +/- si l'on veut ) jouent un rôle identique,dès le gaz recondensé et les calories libérées simultanément dans l'eau ( libération de la chaleur latente), pour reconduire le liquide vers le capteur assurant la continuité du processus jusqu'à ce que le DT[deg.] entre capteur et réservoir devienne trop petit pour faire tourner le cycle
Légende du dessin page suivante :
N[deg.]l :
Coupe verticale médiane de la partie inférieure d'un boiler vertical standard d'eau sanitaire, par exemple 200 litres N[deg.]2 : tube coudé d'accès au boiler N[deg.]3 : boulons de fermeture et d'accès pour solidariser le boiler et le tube coudé d'accès. N[deg.]4 : isolant du boiler et du tube coudé d'accès N[deg.]5 : tubes CU ( contenant le liquide/gaz caloporteur ) et baignant dans l'eau du boiler à réchauffer ) N[deg.]6 : obturation étanche des tubes caloporteurs N[deg.]7 : plaque d'obturation du tube coudé d'accès N[deg.]8 : boulons de fermeture et d'accès N[deg.]9 : presses étoupes pour étanchéité N[deg.]10 : arrivée des tubes CU solidaires des ailettes disposées dans le capteur solaire
Description
Concentrator-Transporter fractionated energy via heat transfer fluid with phase change New Device
PREAMBLE:
It is known that thermal energy is found in a very large quantity, but at a very low energy level, in the atmosphere. Man has always sought to use this heat energy to heat water, sanitary or not, which he needs and in the best conditions of: - technical result - environmental safety - longevity of components - reasonable return investment / economy achieved.
In summary, it's about concentrating in a hot water tank near the point of use and usually inside the house, the calories found outside in the atmosphere, at low energy level .
The new device is therefore a simple concentratortransporter of calories.
The 5 phases of the concentration-calorie transfer operation are summarized as follows:
PHASE n [deg.] L: the CAPTAGE then the CONCENTRATION of the calories by greenhouse effect: raising of the energetic level, inducing
PHASE n [deg.] 2: the VAPORIZATION of the coolant contained in the Cu tube integral with the sensor fin: accumulation of thermal energy in this fluid during liquid phase change> gas inducing PHASE n [deg.] 3: the CONVECTION and the transport ascensionel FRACTIONNE and SECURISE of the gas loaded with calories:
(well known heat pipe effect).
The fractionation which is the main object of this patent, ensures, thanks to a new arrangement of the Cu tubes: - a perfect functioning of the heat pipe effect - a safe technique of the transport of the inducing fluid
PHASE n [deg.] 4: the RECONDENSATION of the heat-transfer gas, releasing the latent heat accumulated therein, which is transferred, via the heat exchanger, to the water to be heated inducing
PHASE n [deg.] 5: the gravitational RETURN of the fluid, recondensed and discharged from its calories, towards the capture and durability of the cycle: this one works as long as T [deg.] Sensor> T [deg.] tank + DT [deg.] (minimum to restart the cycle, if DT [deg.] is too small, no or negative the cycle stops, (at night, for example).
NB:
these 5 PHASES are intimately linked and the whole system is designed, from the point of view of compatibility and arrangement of the materials, especially thanks to the ubiquitous copper tube to ensure a 100% integrated, perfect, indestructible operation before a very long, non-freezing time, without no artificial energy supply, but operating only according to the LAWS OF PHYSICS.
DESCRIPTION, CONSTRUCTION AND OPERATION DETAILS OF THE NEW DEVICE
PHASE 1: CAPTAGE, CONCENTRATION:
Knowing that the heat rises, the device begins, at the lowest point, by the capture.
By placing the water tank to be heated at the highest point, several advantages to this configuration will be found: - use the physical law of convection mentioned above
- use a site well protected from the winds while being very sunny (the foot of the walls is recognized as privileged to place there traditionally horticultural layers)
- The solar site is of prime importance: you can not install anywhere a sensor and therefore many sites are, alas, to proscribe: more a way too long for the transport of hot water, since the capture to the point of consumption is also to procrire, hot water losing its calories during transport - the installation, monitoring and maintenance of the sensor are easier on the ground We will not return to the sensor, well known device allowing the greenhouse effect:
note that the absorber must be blackened Cu sheet on one side following the rules and longitudinally fixed (usually by welding) to Cu tubes: the absorber must be mounted so as to avoid any galvanic effect or incompatibility of materials especially with the sensor box.
Phase 2: SPRAY + Phase 3: CONVECTION
This absorber is deliberately split into as many longitudinal parts as there are fins (eg 8 fins 0.125 m wide by 2 m long forming a sensor of 2 m <2>). Each fin is provided on its inner side with an annealed Cu tube +/- 3.5m long, the lower part (over 2m long) is welded to the black Cu sheet.
These 8 tubes leave the box from the upper side in a highly thermally insulated hopper where these tubes are arranged to form a cylindrical and isolated boot entering the wall of the house and then directed into the lower base of the solar tank: each of 8 tubes are fixed vertically on the base by means of a tube press ensuring the watertightness of the tank: these tubes thus arrive at about 70 cm height inside the boiler and are mechanically joined to a heat exchanger in Cu (which they are integral part of themselves) bathed in the water to warm.
These 8 tubes are filled with the liquid / heat-transfer gas and hermetically welded at each end thus forming 8 fractionated enclosures, completely separated .To favor a good ascending-descending movement of the fluid: in these 8 independent tubes the heat pipe effect takes place ( too well known to be redrafted here).
Phase 4: RECONDENSATION and Phase 5: BACK
The reader will have understood, according to the description of the principle of operation above, that the 8 enclosures (or +/- if one wants) play an identical role, as of the recondensed gas and the calories released simultaneously in the water ( release of the latent heat), to return the liquid to the sensor ensuring the continuity of the process until the DT [deg.] between sensor and tank becomes too small to turn the cycle
Legend of the drawing next page:
N [deg.] L:
Vertical vertical section of the lower part of a standard vertical sanitary boiler, eg 200 liters N [deg.] 2: elbow access pipe N [deg.] 3: bolts for closing and access to secure the boiler and the elbow tube access. N [deg.] 4: Boiler insulation and access elbow N [deg.] 5: CU tubes (containing liquid / heat-transfer gas) and bathed in boiler water to be heated) N [deg.] 6: sealing of the heat pipes N [deg.] 7: sealing plate of the access elbow N [deg.] 8: closing and access bolts N [deg.] 9: sealing glands N [deg.] 10: arrival of the CU tubes integral with the fins arranged in the solar collector