CA1188584A - Dispositif echangeur de chaleur courbe pour le chauffage et la climatisation solaires de locaux - Google Patents
Dispositif echangeur de chaleur courbe pour le chauffage et la climatisation solaires de locauxInfo
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Abstract
Dispositif échangeur de chaleur courbe pour le chauffage et la climatisation solaires de locaux. Ce dispositif est caractérisé en ce que la surface d'échange de chaleur est constituée par des canaux à circulation verticale, ces canaux étant répartis en deux groupes l'un servant au préchauffage par le rayonnement diffus et l'autre au chauffage proprement dit. Ces deux groupes sont branchés en série, de façon que le liquide caloporteur parcourt les deux groupes de canaux de bas en haut. L'invention trouve son application dans les techniques d'utilisation de l'énergie solaire.
Description
.~
La présente demande concerne un dispositif échan-geur de chaleur, courbe, pour le chauffage et la climatisa-tion solaires de locaux ainsi que la production d'eau chaude et froide, sanitaires.
5` Il est intéressant de développer cette technique pour favoriser l'échange thermique et par suite le rendement global du dispositif.
Selon la présente invention, il est prévu un dispositif échangeur de chaleur, courbe, pour le chauffage et la climatisation solaires de locaux ainsi que la produc-tion d'eau chaude et froide, sanitaires, comportant un échan~
geur et un volume de stockage, dispositif ayant une enceinte intérieure constituant le volume de stockage du fluide calo-porteur primaire, une enveloppe d'isolant entourant le volume de stockage, une surface d'echange de chaleur formée au moins en grande partie par le cixcuit caloporteur primaire, cette surface d'échange entourant l'enveloppe d'isolation, une enveloppe extérieure transparente, les differentes enve-loppes ayant une forme de surface sphérique ou une forme d'ellipsoide, dispositif caractérisé en ce que la surface d'échange de chaleur est constituée par des canaux à circu-lation verticale, ces canaux étant repartis ~n deux groupes, l'un servant au prechauffage par le rayonnement diffus et l'autre au chauffage proprement dit, ces deux groupes etant branchés en série, de façon que le liquide caloporteur par-court ces deux groupes de canaux de bas en haut.
Grace à cette circulation du fluide caloporteur avec prechauffage par le rayonnement diffus et chauffage par le rayonnement direct, on ausmente de façon importante le rendement.
Le circuit caloporteur comporte de preference un echangeur de chaleur en forme de serpentin, logé dans llen-ceinte interieure, la sortie du serpentin étant reliee à
un coude en U renversé, ayant une hauteur correspondant sensi-~i .,1, '~,`
- la -blement au serpentin.
Cela permet d'éviter que le liquide caloporteur ne travexse trop rapidement le serpentin; au contraire grâce au coude le liquide séjourne plus longtemps dans le serpentin et surtou~ remplit complètement le serpentin~
La sortie du serpentin formant l'échangeur de chaleur ou du tube en U renversé débouche de préférence dans un réservoir dont le volume est supérieur au volume de fluide caloporteur susceptible de s'écouler .... . . ~
: ~dans ce reservoir lorsque l'installatioll est à l'arret, et la partie haute de ce volume débouche a l atmosphere.
Le reservoir perrnet d'eviter les difficultes liees a l'equilibrage des pressions dans un circuit ferme. Au contraire comme le circuit est ouvert, il n'est soumls à aucune surpression , cela permet d'utiliser des tubes minces, ce qui favorise a son tour l'echange de chaleur tan-t a la reception que dans le serpentin ir~mergé dans le liquide du volume de stockage.
I.a presente invention sera decrite plus en detail a l'aide d'un exemple de realisation represente schema-tiquernent en coupe dans l'unique figure annexee.
Selon la figure, le dispositif echangeur de chaleur selon le perfectionnement se compose d7une enceinte interieure 40 constituant le volume de stockage. Cette enceinte 40 est entouree par une isolation 41 elle même entouree par la surface d'echange 42. Cette surface d'echange 42 est traversee par le fluide caloporteur et est entouree a une certaine dis-tance par une enveloppe transparente 44 de façon a delimiter une serre 43.
La surface d'echange 42 est formee tres schema-tiquement de canaux qui remontent de la parti.e basse vers la partie haute (selon la figure). Ces canaux se subdivisent en deux ensembles 42a, 42b qui, dans un but de simplification de ~5 l'expose, sont situes l'un à gauche et l'au~re a droite, de ~lXe vertical median selon la figure.
La partie haute de l~ensemble des canau~ 42a de .l.a surface d'echanqe est reliee par la conduite 45 a la partie basse de l'ense~le de canaux 42b.
La parti.e haute de l'ensemble des canaux 42b est reliee par une condui.te 46 au serpentin 47 d'echange de chaleur avec le liquide (eau) contenu dans l~enceinte interieure 40.
Le serpentin 47 est reli.e par l'intermediaire d'un coude en U renverse 48 a un reservoir 49 dont le volume est superieur au volume de tout le liquide caloporteur de façon a laisser subsister un volume ae gaz au-dessus du liquide dans le reservoir 49, lorsque tout le liquide caloporteur est revenu dans le reservoir après l'arret de la pompe de circulation.
La hauteur du coude 48 en U renverse correspond ` sensiblement à la hauteur du serpentin de façon que le tube du serpentin soit toujours rernpli de liquide caloporteur ; de plus cela permet de regler l'ecoLllement du fluide dans le ser-pentin 47.
S Le serpentin 47 se trouve dans la partie infe-rieure de l'enceinte ~0.
A sa base, le réservoir 49 es-t relie par une conduite 50 a une pompe de circula-tion 51 dont la sortie 52 debouche dans la partie basse des canaux paralleles 42a.
Le circulation du fluide caloportel~r est indi-quee par les fleches.
Le dispositif decrit ci-dessus est avantageuse-ment oriente pour que les canaux ~2b soient exposes au rayonne-ment solaire le plus intense e~ que les canaux 42a reçoivent le rayonnement dif~us.
Etant donne que le sens de ci~culation du liquide caloporteur, ce liquide subit d'abord un prechauffage dans les canaux 42a avant de passer dans la zone de chauffage proprement dite dans les canaux 42b~
La disposition verticale des canaux 42a, 42b ou de tout autre moyen equivalent permettant un ecoulement vertical du Liquide caloporteur dans la surface d'echange est tres interessante pour favoriser la circulation et par suite aucJmenter l'ef~icaci-te de l'echange thermique et du pompage 2S de la chaleur.
Par ailleurs, comme le reservoir 49 en sortie du coude 48 communique avec l'air libre, il n'y a dans ce dispositif aucun problème de surpression ou plus generalement d'equilibrage des pressions~ Cela pe~rnet de dimensionner le circuit du fluide caloporteur en choisissant des conduits ou des tu~es, etcu.. minces qui n'ont a resister a d'autres pressions que la pression hydrostatique du liquiae caloporteur.
Lorsque la pompe de circulation 51 est arrêtee, la quasi totalite du liquide caloporteur revient dans le reservoir 49u Le prechauffage du liquide caloporteur dans une partie de la surface d'échange est une solution interes-sante qui permet d'augmenter le rendemen~ de llinstallation.
Enfin, la conduite dlalimentation en eau ou ~0 liquide ainsi que la conduite d'extraction en eau ou :Liquide s~
~ du volume interieur 40 n'ont pas ete representées ~ ]a figure.
~ e façon avantageuse, les canaux 42a, ~2b de l surface d'échange 42 sont formes par une double paroi dont le volume interieur est cloisonne verticalement ; on peut egalement envisager un assembla~e de segments ayant une forme dite "en quartiers d'orange" et qui debouchent par leur partie haute et par leur partie basse dans un collecteur.
Suivant une variante intéressante non représentée, les canaux 42a, 42b ~ont constitues par des parois transparentes et le liquide caloporteur est teinte en noir. On obtient ainsi une sur~ace d'echange 42 "escamotable" puisqu'a l'arrêt du dis-positif, comme le liquide retourne dans le reservoir et que les parois sont transparentes, elles laissent apparaître le volume interieur 40 qui sera avantageusement muni d'une decoration appropriee ; ces parois son-t par exernple constituees par deux sphères transparen-tes. Cela est intéressant notamment si le dispositif présente des dimensions importantes car cela perme-ttra de l'integrer dans l'environnement.
La présente demande concerne un dispositif échan-geur de chaleur, courbe, pour le chauffage et la climatisa-tion solaires de locaux ainsi que la production d'eau chaude et froide, sanitaires.
5` Il est intéressant de développer cette technique pour favoriser l'échange thermique et par suite le rendement global du dispositif.
Selon la présente invention, il est prévu un dispositif échangeur de chaleur, courbe, pour le chauffage et la climatisation solaires de locaux ainsi que la produc-tion d'eau chaude et froide, sanitaires, comportant un échan~
geur et un volume de stockage, dispositif ayant une enceinte intérieure constituant le volume de stockage du fluide calo-porteur primaire, une enveloppe d'isolant entourant le volume de stockage, une surface d'echange de chaleur formée au moins en grande partie par le cixcuit caloporteur primaire, cette surface d'échange entourant l'enveloppe d'isolation, une enveloppe extérieure transparente, les differentes enve-loppes ayant une forme de surface sphérique ou une forme d'ellipsoide, dispositif caractérisé en ce que la surface d'échange de chaleur est constituée par des canaux à circu-lation verticale, ces canaux étant repartis ~n deux groupes, l'un servant au prechauffage par le rayonnement diffus et l'autre au chauffage proprement dit, ces deux groupes etant branchés en série, de façon que le liquide caloporteur par-court ces deux groupes de canaux de bas en haut.
Grace à cette circulation du fluide caloporteur avec prechauffage par le rayonnement diffus et chauffage par le rayonnement direct, on ausmente de façon importante le rendement.
Le circuit caloporteur comporte de preference un echangeur de chaleur en forme de serpentin, logé dans llen-ceinte interieure, la sortie du serpentin étant reliee à
un coude en U renversé, ayant une hauteur correspondant sensi-~i .,1, '~,`
- la -blement au serpentin.
Cela permet d'éviter que le liquide caloporteur ne travexse trop rapidement le serpentin; au contraire grâce au coude le liquide séjourne plus longtemps dans le serpentin et surtou~ remplit complètement le serpentin~
La sortie du serpentin formant l'échangeur de chaleur ou du tube en U renversé débouche de préférence dans un réservoir dont le volume est supérieur au volume de fluide caloporteur susceptible de s'écouler .... . . ~
: ~dans ce reservoir lorsque l'installatioll est à l'arret, et la partie haute de ce volume débouche a l atmosphere.
Le reservoir perrnet d'eviter les difficultes liees a l'equilibrage des pressions dans un circuit ferme. Au contraire comme le circuit est ouvert, il n'est soumls à aucune surpression , cela permet d'utiliser des tubes minces, ce qui favorise a son tour l'echange de chaleur tan-t a la reception que dans le serpentin ir~mergé dans le liquide du volume de stockage.
I.a presente invention sera decrite plus en detail a l'aide d'un exemple de realisation represente schema-tiquernent en coupe dans l'unique figure annexee.
Selon la figure, le dispositif echangeur de chaleur selon le perfectionnement se compose d7une enceinte interieure 40 constituant le volume de stockage. Cette enceinte 40 est entouree par une isolation 41 elle même entouree par la surface d'echange 42. Cette surface d'echange 42 est traversee par le fluide caloporteur et est entouree a une certaine dis-tance par une enveloppe transparente 44 de façon a delimiter une serre 43.
La surface d'echange 42 est formee tres schema-tiquement de canaux qui remontent de la parti.e basse vers la partie haute (selon la figure). Ces canaux se subdivisent en deux ensembles 42a, 42b qui, dans un but de simplification de ~5 l'expose, sont situes l'un à gauche et l'au~re a droite, de ~lXe vertical median selon la figure.
La partie haute de l~ensemble des canau~ 42a de .l.a surface d'echanqe est reliee par la conduite 45 a la partie basse de l'ense~le de canaux 42b.
La parti.e haute de l'ensemble des canaux 42b est reliee par une condui.te 46 au serpentin 47 d'echange de chaleur avec le liquide (eau) contenu dans l~enceinte interieure 40.
Le serpentin 47 est reli.e par l'intermediaire d'un coude en U renverse 48 a un reservoir 49 dont le volume est superieur au volume de tout le liquide caloporteur de façon a laisser subsister un volume ae gaz au-dessus du liquide dans le reservoir 49, lorsque tout le liquide caloporteur est revenu dans le reservoir après l'arret de la pompe de circulation.
La hauteur du coude 48 en U renverse correspond ` sensiblement à la hauteur du serpentin de façon que le tube du serpentin soit toujours rernpli de liquide caloporteur ; de plus cela permet de regler l'ecoLllement du fluide dans le ser-pentin 47.
S Le serpentin 47 se trouve dans la partie infe-rieure de l'enceinte ~0.
A sa base, le réservoir 49 es-t relie par une conduite 50 a une pompe de circula-tion 51 dont la sortie 52 debouche dans la partie basse des canaux paralleles 42a.
Le circulation du fluide caloportel~r est indi-quee par les fleches.
Le dispositif decrit ci-dessus est avantageuse-ment oriente pour que les canaux ~2b soient exposes au rayonne-ment solaire le plus intense e~ que les canaux 42a reçoivent le rayonnement dif~us.
Etant donne que le sens de ci~culation du liquide caloporteur, ce liquide subit d'abord un prechauffage dans les canaux 42a avant de passer dans la zone de chauffage proprement dite dans les canaux 42b~
La disposition verticale des canaux 42a, 42b ou de tout autre moyen equivalent permettant un ecoulement vertical du Liquide caloporteur dans la surface d'echange est tres interessante pour favoriser la circulation et par suite aucJmenter l'ef~icaci-te de l'echange thermique et du pompage 2S de la chaleur.
Par ailleurs, comme le reservoir 49 en sortie du coude 48 communique avec l'air libre, il n'y a dans ce dispositif aucun problème de surpression ou plus generalement d'equilibrage des pressions~ Cela pe~rnet de dimensionner le circuit du fluide caloporteur en choisissant des conduits ou des tu~es, etcu.. minces qui n'ont a resister a d'autres pressions que la pression hydrostatique du liquiae caloporteur.
Lorsque la pompe de circulation 51 est arrêtee, la quasi totalite du liquide caloporteur revient dans le reservoir 49u Le prechauffage du liquide caloporteur dans une partie de la surface d'échange est une solution interes-sante qui permet d'augmenter le rendemen~ de llinstallation.
Enfin, la conduite dlalimentation en eau ou ~0 liquide ainsi que la conduite d'extraction en eau ou :Liquide s~
~ du volume interieur 40 n'ont pas ete representées ~ ]a figure.
~ e façon avantageuse, les canaux 42a, ~2b de l surface d'échange 42 sont formes par une double paroi dont le volume interieur est cloisonne verticalement ; on peut egalement envisager un assembla~e de segments ayant une forme dite "en quartiers d'orange" et qui debouchent par leur partie haute et par leur partie basse dans un collecteur.
Suivant une variante intéressante non représentée, les canaux 42a, 42b ~ont constitues par des parois transparentes et le liquide caloporteur est teinte en noir. On obtient ainsi une sur~ace d'echange 42 "escamotable" puisqu'a l'arrêt du dis-positif, comme le liquide retourne dans le reservoir et que les parois sont transparentes, elles laissent apparaître le volume interieur 40 qui sera avantageusement muni d'une decoration appropriee ; ces parois son-t par exernple constituees par deux sphères transparen-tes. Cela est intéressant notamment si le dispositif présente des dimensions importantes car cela perme-ttra de l'integrer dans l'environnement.
Claims (6)
1. Dispositif échangeur de chaleur, courbe, pour le chauffage et la climatisation solaires de locaux ainsi que la production d'eau chaude et froide, sanitaires, comportant un échangeur et un volume de stockage, dispositif ayant une enceinte intérieure constituant le volume de stockage du fluide caloporteur primaire, une enveloppe d'isolant entou-rant le volume de stockage, une surface d'échange de chaleur formée au moins en grande partie par le circuit caloporteur primaire, cette surface d'échange entourant l'enveloppe d'i-solation, une enveloppe extérieure transparente, les diffé-rentes enveloppes ayant une forme de surface sphérique ou une forme d'ellipsoïde, dispositif caractérisé en ce que la surface d'échange de chaleur est constituée par des canaux à circulation verticale, ces canaux étant répartis en deux groupes, l'un servant au préchauffage par le rayonnement diffus et l'autre au chauffage proprement dit, ces deux groupes étant branchés en série, de façon que le liquide ca-loporteur parcourt ces deux groupes de canaux de bas en haut.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé
en ce que le circuit caloporteur comporte un échangeur de chaleur en forme de serpentin, logé dans l'enceinte inté-rieure, la sortie du serpentin étant reliée à un coude en U renversé ayant une hauteur correspondant sensiblement au serpentin.
en ce que le circuit caloporteur comporte un échangeur de chaleur en forme de serpentin, logé dans l'enceinte inté-rieure, la sortie du serpentin étant reliée à un coude en U renversé ayant une hauteur correspondant sensiblement au serpentin.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la sortie du serpentin formant l'é-changeur de chaleur ou du tube en U renversé débouche dans un réservoir dont le volume est supérieur au volume de fluide caloporteur susceptible de s'écouler dans ce réservoir lorsque l'installation est à l'arrêt, et la partie haute de ce volume débouche à l'atmosphère.
4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé
en ce que le circuit du fluide caloporteur comporte une pompe de circulation reliée à la partie basse du réservoir et alimentant la partie basse du premier groupe de canaux verticaux.
en ce que le circuit du fluide caloporteur comporte une pompe de circulation reliée à la partie basse du réservoir et alimentant la partie basse du premier groupe de canaux verticaux.
5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé
en ce que la surface d'échange est constituée par une double paroi et le volume intérieur est cloisonné pour former des canaux.
en ce que la surface d'échange est constituée par une double paroi et le volume intérieur est cloisonné pour former des canaux.
6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé
en ce que la surface d'échange est constituée par l'assemblage d'éléments creux en forme de quartier d'orange.
en ce que la surface d'échange est constituée par l'assemblage d'éléments creux en forme de quartier d'orange.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8117354A FR2512938B2 (fr) | 1980-05-20 | 1981-09-14 | Dispositif echangeur de chaleur courbe pour le chauffage et la climatisation solaires de locaux |
| FR8117354 | 1981-09-14 |
Publications (1)
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|---|---|
| CA1188584A true CA1188584A (fr) | 1985-06-11 |
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ID=9262140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA000395956A Expired CA1188584A (fr) | 1981-09-14 | 1982-02-10 | Dispositif echangeur de chaleur courbe pour le chauffage et la climatisation solaires de locaux |
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| CH (1) | CH645182A5 (fr) |
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| DZ (1) | DZ386A1 (fr) |
| ES (1) | ES8304656A2 (fr) |
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| KR200336272Y1 (ko) * | 2003-09-16 | 2003-12-24 | (주)쏠라맥스 | 나선형 유로를 갖는 강제순환식 이중탱크 온수가열기 |
| US20070227532A1 (en) * | 2006-03-28 | 2007-10-04 | Mehler Vern A | Self-contained solar heater and storage device |
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| US4027821A (en) * | 1975-07-18 | 1977-06-07 | International Telephone And Telegraph Corporation | Solar heating/cooling system |
| US4086911A (en) * | 1976-04-28 | 1978-05-02 | Futch Wilbur O | Solar heating device |
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1982
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- 1982-02-10 CA CA000395956A patent/CA1188584A/fr not_active Expired
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- 1982-04-07 US US06/366,255 patent/US4465060A/en not_active Expired - Fee Related
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| MKEX | Expiry |