EP4293292A1 - Nomadic hydrosolar building, water and electricity generator - Google Patents

Nomadic hydrosolar building, water and electricity generator Download PDF

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EP4293292A1
EP4293292A1 EP22179737.6A EP22179737A EP4293292A1 EP 4293292 A1 EP4293292 A1 EP 4293292A1 EP 22179737 A EP22179737 A EP 22179737A EP 4293292 A1 EP4293292 A1 EP 4293292A1
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EP
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building
water
hydrosolar
cold
nomadic
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EP22179737.6A
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Inventor
Bruno Chavanne
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/74Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Definitions

  • the proposed invention consists of the production of nomadic buildings, storing solar energy captured by exterior facades exposed to the sun, self-sufficient in water and producing sustainable energy that can be used at any time of the day. night and day.
  • These buildings make it possible to create productive activity in desert regions and where the combination of heat and humidity will make life impossible. It will be possible to use and sell carbon-free energy produced by these buildings which will be much higher than domestic needs in sunny regions during the day and at cold nights.
  • the technology of these buildings whose thermal insulation is absolute, makes it possible to capture the uncomfortable humidity of their interior air and thus create a temperate confined microclimate in an environment with scorching temperatures.
  • the reversible establishment of these nomadic buildings will only temporarily urbanize the occupied regions.
  • Homes that were built in flood zones or seismic zones and are not resistant to water ingress or earthquakes result in catastrophic insurance compensation.
  • Certain materials exposed to air, solar radiation, frost and humidity deteriorate in the long term.
  • countries with temperate climates are failing to solve the problem of the artificialization of agricultural land.
  • the present invention proposes to remedy these problems and refers to the technical field of manufacturing structures with integrated thermal and sound insulation of the so-called cocoon shell type. All external surfaces of these shells will capture solar heat and nighttime cold. These energies will be stored in water reservoirs. Various means will be integrated into these hulls to achieve water autonomy and energy production greater than that consumed.
  • the invention uses a physical effect: the so-called Magdeburg effect.
  • EP3666987 offers a vacuum hull whose watertight envelopes are essentially made up of rigid metal plates, stamped and braced by insulating columns.
  • these said waters ballast said light waterproof shell, allow water autonomy by capturing the humidity of the indoor air and the fresh air, produce a quantity of energy greater than domestic consumption.
  • ⁇ hydrosolar Hydraulic capture and accumulation of solar energy.
  • the invention is also based on the storage of solar heat during the day in a hot water tank and the storage of nighttime cold in a cold water tank.
  • These two cold and hot energies can be used at any time via a reverse cycle refrigeration type machine which will activate an electricity generator.
  • This electricity can be stored in an electrochemical accumulator, and can be transformed into hydrogen or sold for export.
  • infrastructure refers to the lower part of a building.
  • superstructure designates the upper part of a building.
  • This cold water reserve will be used during the day to cool the internal wall of the building by circulating water using a circulation pump.
  • the principle of condensation of humidity contained in the ambient air is used at this stage of the process.
  • the water contained in another part of the reservoir formed by the infrastructure of the building shell will be heated during the day by a system for capturing the energy released by solar radiation, an external system of the building. This is the same external system that is used to capture cold at night and heat during the day.
  • Restitution of the cold during the day inside the building can be done advantageously using the internal metal envelope of the vacuum shell which incorporates sealed metal tubes in which heat-transferring cold water circulates.
  • Storing cold water at night in a large tank will allow the recovery of the humidity contained in its interior air and in its fresh air as well as the air conditioning of the building during the day and the cooling of the condenser of an energy generator electric.
  • Storing hot water during the day in a tank will allow the internal heating of the building when the outside temperature is low as well as the heating of an evaporator which will ensure the rotation of a micro steam turbine coupled to an electric generator.
  • the general electrical circuit of the building will be at very low safety voltage.
  • the vacuum cocooned shell will encompass the water reserve and act as a reservoir. Storage tanks composed of a vacuum shell will ensure that the temperature, cold or hot, of the water volumes is maintained.
  • the reservoir infrastructure of the shell could be buried in order to have the ground floor of the house at ground level and to improve the stability of the building in the event of a hurricane or typhoon.
  • Parts of the building that are never exposed to direct sunlight can be a light, bright color.
  • the lining partitions will be thick in order to provide balanced thermal comfort. They could be fine if an independent building is constructed of natural materials inside the vacuum shell.
  • the role of a refrigeration type machine is to extract a quantity of heat from a medium to be maintained at a low temperature. To do this, it uses a fluid called refrigerant to absorb heat, a pump to compress the gas and provide the work necessary to absorb the heat, an exchanger to improve the absorption of heat and another exchanger to make the rejection more efficient. of this heat.
  • the autonomous electricity production system presented here consists of capturing the heat concentrated in the hot water tank via a gas and rejecting it into the cold water tank, producing work between the two stages of the production cycle.
  • This production cycle is ensured by a circulator (9) which will transfer a so-called refrigerant liquid, because it vaporizes at low temperature at atmospheric pressure.
  • This liquid is sent via a high pressure circuit (14) into a heat exchanger (12) which would be an evaporator in a refrigeration installation and which by absorbing heat will vaporize the refrigerant liquid and thus increase its pressure.
  • the vaporizer (12) is immersed in the hot water reserve (2) whose high temperature is maintained by the solar collector facades (4) of the building. So that the absorption of thermal energy and therefore the rise in pressure of the refrigerant liquid is limited and does not slow down the circulator (9), a solenoid valve (18) placed between the circulator and the vaporizer (12) closes the circuit.
  • the gas condensed into liquid returns to the circulator (9) via a low pressure circuit (15).
  • An expansion tank [10] is placed on the low pressure circuit (15) between the condenser (13) and the circulator (9) in order to maintain a constant pressure which corresponds to the liquefaction temperature of the refrigerant gas used, for example 5.7 bars minimum for R134a.
  • the electricity produced by the generator (17) is sent by the circuit (19) into the electrochemical accumulator (22) which is also powered by photovoltaic panels (23) which are only present to initiate the operating cycle of the system electricity generator.
  • the operating frequency of the solenoid valve (18) and the expansion valve (11) will be continuously adjusted electronically.
  • FIGs 17 And 18 Zooms on the Figure 16 allowing us to detail the hot water circuit [20] on the right which connects the hot water tank (2) to the solar collector facade (4). Hot water circulation is ensured by the pump (9).
  • the cold water circuit (21) on the left connects the cold water tank (3) to the night cold sensor facade (4).
  • the electrical devices connected by the electrical circuit (19) are at very low direct safety voltage. The relative capacities of tanks (2) and (3) will be adapted to the climate of the region.
  • FIG 19 This view is the section of a so-called hydrosolar building whose location is adapted to temperate regions and aquiferous subsoils (38).
  • thermodynamic system for transforming solar energy into electricity: 1) Vaporization of a refrigerant gas in an evaporator heated by a reserve of hot water, 2) Expansion of the gas which activates a steam turbine 3) Condensation of the refrigerant gas in a condenser cooled by a reserve of cold water.
  • the openings in the shell intended for openings, windows and doors, will be surrounded by waterproof frames with conical fitting wider than the wall crossed and comprising anchoring systems intended for fixing the strapping-spacers [30] which will not be able to be closed and endless at the location of the openings.
  • the vacuum pump (8) will be specially manufactured so that it is as quiet as a domestic refrigerator compressor.
  • the electronic expansion valve (11) and the micro steam turbine (16) will also be specially manufactured.
  • the heat exchangers (12) and (13) in the form of spirals or serpentines will be made of round metal tubes resistant to pressure.
  • the expansion tank [10] will have a membrane.
  • the infra-tank (1) of the hydrosolar building will be filled with filtered water which will be eternally recycled.
  • the use cycle naturally depollutes the water over time.
  • the frequency of the operating cycle of the electricity production system is conditioned by the temperatures of the hot and cold water stored.

Abstract

Bâtiment dit hydrosolaire<sup>∗</sup> nomade constitué d'une coque sous vide en cocon, légère et isolante, caractérisé par son infraréservoir<sup>∗</sup> d'eaux chaude et froide stockant la chaleur solaire et le froid nocturne générés par les façades capteurs thermiques de sa superstructure. Utilisées conjointement à tout moment, ces dites eaux lestent ladite coque étanche légère, permettent l'autonomie hydrique en captant l'humidité de l'air intérieur et de l'air neuf, produisent une quantité d'énergie supérieure à la consommation domestique. <sup>∗</sup>infraréservoir : Infrastructure-réservoir.<sup>∗</sup>hydrosolaire : Captage et accumulation hydraulique de l'énergie solaire.So-called hydrosolar<sup>∗</sup> nomadic building made up of a vacuum cocoon shell, light and insulating, characterized by its infrareservoir<sup>∗</sup> of hot and cold water storing solar heat and nighttime cold generated by the thermal sensor facades of its superstructure. Used jointly at any time, these said waters ballast said light waterproof shell, allow water autonomy by capturing the humidity of the indoor air and the fresh air, produce a quantity of energy greater than domestic consumption. <sup>∗</sup>infrareservoir: Reservoir infrastructure.<sup>∗</sup>hydrosolar: Capture and hydraulic accumulation of solar energy.

Description

Afin de lutter contre le changement climatique, l'invention proposée consiste en la production de bâtiments nomades, stockant l'énergie solaire captée par les façades extérieures exposées au soleil, autonomes en eau et producteurs d'énergie durable et utilisable à tout moment de la nuit et du jour. Ces bâtiments permettent de créer de l'activité productrice dans des régions désertiques et là où la combinaison chaleur-humidité va rendre la vie impossible. Il sera possible d'utiliser et de vendre des énergies décarbonées produites par ces bâtiments qui seront bien supérieures aux besoins domestiques dans les régions ensoleillées dans la journée et aux nuits froides. La technologie de ces bâtiments dont l'isolation thermique est absolue permet de capter l'humidité inconfortable de leur air intérieur et de créer ainsi un microclimat confiné tempéré dans un milieu dont les températures sont caniculaires. L'implantation réversible de ces bâtiments nomades n'urbanisera que momentanément les régions occupées. Ces bâtiments seront des bulles bioclimatiques qui contiendront des biotopes externalisables permettant de végétaliser progressivement les déserts équatoriaux. Toutes les activités peuvent être créées, urbaine, industrielle, maraîchère, agroforestière, humanitaire. La technologie employée de la coque sous vide légère en cocon, accumulateur hydraulique de chaleur solaire et de froid nocturne utilisables à tout moment, permettra cela.In order to combat climate change, the proposed invention consists of the production of nomadic buildings, storing solar energy captured by exterior facades exposed to the sun, self-sufficient in water and producing sustainable energy that can be used at any time of the day. night and day. These buildings make it possible to create productive activity in desert regions and where the combination of heat and humidity will make life impossible. It will be possible to use and sell carbon-free energy produced by these buildings which will be much higher than domestic needs in sunny regions during the day and at cold nights. The technology of these buildings, whose thermal insulation is absolute, makes it possible to capture the uncomfortable humidity of their interior air and thus create a temperate confined microclimate in an environment with scorching temperatures. The reversible establishment of these nomadic buildings will only temporarily urbanize the occupied regions. These buildings will be bioclimatic bubbles which will contain externalizable biotopes allowing the gradual revegetation of equatorial deserts. All activities can be created, urban, industrial, market gardening, agroforestry, humanitarian. The technology used of the lightweight cocoon vacuum shell, a hydraulic accumulator of solar heat and night cold that can be used at any time, will allow this.

On connaît le problème des zones urbaines à forte concentration et dont les températures diurne et nocturne en période estivale sont plus élevées que celles des zones rurales végétalisées. Ce phénomène urbain s'aggrave avec la multiplication des climatisations et le rejet à l'extérieur de la chaleur interne des bâtiments. L'incidence sur la température urbaine serait moindre si cet excès de chaleur était absorbé par les bâtiments et transformé en énergie stockée ou exportée. Avec l'exploitation des eaux dites vertes qui sont stockées dans les nappes phréatiques ou fossiles, la quantité de vapeur d'eau qui enrobe le globe terrestre et qui participe à l'effet de serre, au même titre que le CO2 et le méthane, est trop élevée et mute un climat tempéré en tropical. L'utilisation des énergies fossiles charbon, pétrole, gaz et nucléaire depuis deux siècles a fortement participé au réchauffement climatique, car leur production, leur extraction et leur distribution nécessitent également beaucoup d'énergie en plus de leurs dégagements de gaz à effet de serre. Le stockage de l'électricité par des accumulateurs électrochimiques nécessite l'exploitation de terres rares destructrices de l'environnement. Les bâtiments d'activités et d'habitation construits en dur à une époque où leur environnement était sain et agréable, condamnés à être détruits suite à une dégradation environnementale entraîne leur démolition qui produit trop de déchets encombrants et un gaspillage de ressources. L'industrie manufacturière de la construction représente 20 % des émissions de gaz à effet de serre. Il est démontré que la production et l'utilisation du béton engendre entre 5 et 6 % des émissions de gaz à effet de serre anthropique dans le monde. Les réserves de sable à grains anguleux se raréfient et le sable perlé du désert n'est pas utilisable pour le béton. Les habitations qui ont été construites en zone inondable ou en zone sismique et ne résistant ni aux entrées d'eau ni aux séismes, entraînent des indemnisations assurantielles catastrophiques. Certains matériaux exposés à l'air, aux rayonnements solaires, au gel et à l'humidité se dégradent à long terme. On constate également la ruine de certains ouvrages en béton armé dont les armatures s'oxydent quand le béton est poreux. Les pays au climat tempéré échouent à résoudre le problème de l'artificialisation des terres agricoles.We know the problem of urban areas with high concentrations and whose day and night temperatures in summer are higher than those of vegetated rural areas. This urban phenomenon is worsening with the proliferation of air conditioning and the rejection outside of buildings' internal heat. The impact on urban temperatures would be less if this excess heat was absorbed by buildings and transformed into stored or exported energy. With the exploitation of so-called green waters which are stored in groundwater or fossil water tables, the quantity of water vapor which coats the terrestrial globe and which contributes to the greenhouse effect, in the same way as CO 2 and methane , is too high and turns a temperate climate into a tropical one. The use of coal, oil, gas and nuclear fossil fuels for two centuries has significantly contributed to global warming, because their production, extraction and distribution also require a lot of energy in addition to their release of greenhouse gases. The storage of electricity by electrochemical accumulators requires the exploitation of environmentally destructive rare earths. Business and residential buildings built permanently at a time when their environment was healthy and pleasant, condemned to be destroyed following deterioration environmental impact leads to their demolition which produces too much bulky waste and a waste of resources. The construction manufacturing industry accounts for 20% of greenhouse gas emissions. It is shown that the production and use of concrete generates between 5 and 6% of anthropogenic greenhouse gas emissions worldwide. Reserves of angular-grained sand are becoming scarce and pearly desert sand is not usable for concrete. Homes that were built in flood zones or seismic zones and are not resistant to water ingress or earthquakes result in catastrophic insurance compensation. Certain materials exposed to air, solar radiation, frost and humidity deteriorate in the long term. We also note the ruin of certain reinforced concrete structures whose reinforcements oxidize when the concrete is porous. Countries with temperate climates are failing to solve the problem of the artificialization of agricultural land.

La présente invention propose de remédier à ces problèmes et se réfère au domaine technique de la fabrication de structures à isolations thermique et phonique intégrées de type coques dites en cocon. Toutes les surfaces externes de ces coques capteront la chaleur solaire et le froid nocturne. Ces énergies seront stockées dans des réservoirs d'eau. À ces coques seront intégrés divers moyens permettant d'obtenir l'autonomie hydrique et une production d'énergie supérieure à celle consommée.The present invention proposes to remedy these problems and refers to the technical field of manufacturing structures with integrated thermal and sound insulation of the so-called cocoon shell type. All external surfaces of these shells will capture solar heat and nighttime cold. These energies will be stored in water reservoirs. Various means will be integrated into these hulls to achieve water autonomy and energy production greater than that consumed.

La demande WO2021180373 ainsi que la publication EP3585952 et une autre demande récente non publiée décrivent des bâtiments dont la structure est une coque sous vide en cocon composée de l'assemblage de panneaux porteurs isolants sous vide, la coque obtenue n'est qu'un unique panneau isolant sous vide PIV ou VIP (Vacuum Insulation Panel).Requirement WO2021180373 as well as the publication EP3585952 and another recent unpublished application describe buildings whose structure is a vacuum cocoon shell composed of the assembly of vacuum insulating load-bearing panels, the shell obtained is only a single PIV or VIP vacuum insulating panel ( Vacuum Insulation Panel).

Pour rappel, on sait que la meilleure isolation thermique qui soit est le vide de tout gaz. Afin de rigidifier, de rendre plus solide, d'économiser des matériaux et d'insonoriser la structure des panneaux et de la coque, l'invention utilise un effet physique : l'effet dit de Magdebourg.As a reminder, we know that the best thermal insulation there is is a vacuum of all gas. In order to stiffen, make more solid, save materials and soundproof the structure of the panels and the shell, the invention uses a physical effect: the so-called Magdeburg effect.

Quand un volume est sous vide de tout gaz, la force exercée sur les parois de ce volume est égale à la pression atmosphérique moyenne, soit 1013 hPa ou mbar au niveau de la mer. Cette force va être utilisée dans la totalité de la coque obtenue par l'assemblage des panneaux solaires porteurs isolants sous vide de la présente invention. En raison de ce vide, la pression atmosphérique va s'exercer sur la totalité des enveloppes étanches enrobant les panneaux et la coque. Cette force va permettre le maintien des panneaux entre eux.When a volume is under vacuum of any gas, the force exerted on the walls of this volume is equal to the average atmospheric pressure, i.e. 1013 hPa or mbar at sea level. This force will be used in the entire shell obtained by assembling the vacuum insulating load-bearing solar panels of the present invention. Due to this vacuum, atmospheric pressure will be exerted on all of the waterproof envelopes covering the panels and the hull. This force will allow the panels to be held together.

Une demande précédente EP3666987 propose une coque sous vide dont les enveloppes étanches sont constituées essentiellement de plaques rigides métalliques, embouties et entretoisées par des colonnes isolantes.A previous request EP3666987 offers a vacuum hull whose watertight envelopes are essentially made up of rigid metal plates, stamped and braced by insulating columns.

La demande précédente WO2021180373 propose un panneau porteur isolant sous vide de forme aplatie constitué d'une structure rigide cellulaire enveloppée par une membrane souple étanche aux gaz supportée par des ossatures tissées et en treillis empilées en couches superposées dont les maillages sont de plus en plus fins à l'approche de ladite membrane extérieure dudit panneau. La peau enveloppante d'un panneau est supportée intérieurement par deux treillis en bois. Ces deux treillis sont entretoisés à intervalles réguliers par des colonnes alternativement inclinées en sens inverse. Le volume formé par l'assemblage des panneaux, donc le volume de la coque, est mis sous vide de tout gaz. Cette mise sous vide rigidifie et rend thermiquement isolante ladite coque.The previous request WO2021180373 proposes a vacuum insulating supporting panel of flattened shape consisting of a rigid cellular structure enveloped by a flexible gas-tight membrane supported by woven and lattice frames stacked in superimposed layers whose meshes become finer and finer as they approach of said outer membrane of said panel. The enveloping skin of a panel is supported internally by two wooden lattices. These two trellises are braced at regular intervals by columns alternately inclined in opposite directions. The volume formed by the assembly of the panels, therefore the volume of the hull, is evacuated of all gas. This vacuuming stiffens and makes said shell thermally insulating.

Résumé d'une autre demande récente non publiée à ce jour, dont la technologie proposée va être utilisée dans la présente demande :
Afin de garder un volume constant à l'intérieur de l'enveloppe souple étanche d'un panneau ou d'une coque tout en créant un minimum de ponts thermiques, il est placé dans cette enveloppe deux treillis écartés l'un de l'autre par des bandes ou cerclages tendus de faible largeur et de faible épaisseur limitant ainsi la transmission des flux thermiques de conduction. Les cerclages remplacent les colonnes alternativement inclinées en sens inverse de la demande précédente. Les cerclages supportent les treillis constitués de nervures croisées en bois dont les tranches internes sont crénelées. La couche centrale constituée des cerclages tendus écartant les treillis est spécifiquement la couche isolante des structures sandwichs constituant les panneaux et la coque. Les volumes intérieurs des panneaux et de la coque sont soumis à un vide de gaz poussé.
Summary of another recent application not published to date, the proposed technology of which will be used in this application:
In order to keep a constant volume inside the flexible waterproof envelope of a panel or a shell while creating a minimum of thermal bridges, two meshes are placed in this envelope spaced apart from each other. by stretched bands or strapping of small width and thickness, thus limiting the transmission of thermal conduction flows. The strapping replaces the columns alternately inclined in the opposite direction to the previous request. The strapping supports the lattices made up of crossed wooden ribs whose internal edges are crenellated. The central layer made up of the tensioned strapping separating the lattices is specifically the insulating layer of the sandwich structures constituting the panels and the shell. The interior volumes of the panels and the shell are subjected to a high gas vacuum.

Ces rappels des demandes et publications précédentes sont utiles pour comprendre les diverses technologies employées dans la présente demande. Toutefois, la notion de bâtiment composé d'un volume sous vide rigidifié par la pression atmosphérique et qui permet une grande isolation entre l'enveloppe extérieure et l'enveloppe intérieure est fondamentale pour l'application de la présente invention.These reminders of previous applications and publications are useful for understanding the various technologies used in this application. However, the concept of a building composed of a vacuum volume stiffened by atmospheric pressure and which allows great insulation between the exterior envelope and the interior envelope is fundamental for the application of the present invention.

Pour synthétiser la technologie proposée, les demandes précédentes développaient la technologie des panneaux porteurs isolants sous vide dont l'assemblage forme une coque, la présente demande développe le concept des panneaux solaires porteurs isolants sous vide constituant une coque.To summarize the proposed technology, previous applications developed the technology of vacuum insulating carrier panels whose assembly forms a shell, the present application develops the concept of vacuum insulating carrier solar panels constituting a shell.

La coque sous vide devient un immense panneau solaire qui stocke les énergies thermiques captées et les transforme en électricité.The vacuum shell becomes an immense solar panel which stores the captured thermal energies and transforms them into electricity.

Exemples de brevets proposant la gestion du confort thermique des habitations en utilisant des réserves d'eau chaude et froide enfuies dans le sol ou placées à côté des bâtiments : - CN1 10725568 - CN108731300- - GB2524551 - WO2008113121 - US20070039715 .Examples of patents proposing the management of thermal comfort in homes using hot and cold water reserves buried in the ground or placed next to buildings: - CN1 10725568 - CN108731300- - GB2524551 - WO2008113121 - US20070039715 .

Résumé de l'inventionSummary of the invention

Bâtiment hydrosolaire nomade constitué d'une coque sous vide en cocon, légère et isolante, caractérisé par son infraréservoir d'eaux chaude et froide stockant la chaleur solaire et le froid nocturne générés par les façades capteurs thermiques de sa superstructure.Nomadic hydrosolar building made up of a vacuum cocoon shell, light and insulating, characterized by its hot and cold water infra-tank storing solar heat and nighttime cold generated by the thermal sensor facades of its superstructure.

Utilisées conjointement à tout moment, ces dites eaux lestent ladite coque étanche légère, permettent l'autonomie hydrique en captant l'humidité de l'air intérieur et de l'air neuf, produisent une quantité d'énergie supérieure à la consommation domestique.
hydrosolaire : Captage et accumulation hydraulique de l'énergie solaire.
Used jointly at any time, these said waters ballast said light waterproof shell, allow water autonomy by capturing the humidity of the indoor air and the fresh air, produce a quantity of energy greater than domestic consumption.
hydrosolar: Hydraulic capture and accumulation of solar energy.

Description de l'inventionDescription of the invention

La base de l'invention est l'utilisation synchrone du chaud et du froid à tout moment grâce au stockage de l'énergie chaude et de l'énergie froide.The basis of the invention is the synchronous use of hot and cold at all times through the storage of hot and cold energy.

L'invention utilise l'effet physique de la condensation de la vapeur d'eau sur une paroi froide. Le refroidissement des micros gouttelettes au contact de la paroi froide et la tension de surface existante réunissent ces micros gouttelettes en gouttes qui fusionnent entre elles. Un air ambiant chaud contient plus d'humidité qu'un air ambiant froid, il peut donc contenir plus de vapeur d'eau. De l'évapotranspiration est émise par les plantes feuillues dans l'air ambiant. La transpiration des êtres humains se vaporise dans l'air ambiant. L'activité domestique d'une habitation produit de la vapeur d'eau. De la vapeur d'eau se dégage de la salive des animaux. L'arrosage de la terre cultivée se transforme en vapeur d'eau. Si cette vapeur d'eau contenue dans l'air ambiant est captée et stockée dans une réserve d'eau, le bâtiment pourra être déconnecté de toute source d'eau. Si une quantité de vapeur d'eau contenue dans l'air neuf, aussi minime soit-elle, est captée par des parois froides, elle compensera les pertes de vapeur d'eau rejetées pour le renouvellement de l'air. Il faut ainsi disposer le plus possible de parois froides tout en consommant le moins d'énergie possible pour cette opération. Les parois froides seront aussi utilisées pour climatiser le bâtiment. L'énergie solaire sera utilisée pour l'autonomie énergétique du bâtiment dit hydrosolaire.The invention uses the physical effect of the condensation of water vapor on a cold wall. The cooling of the micro droplets in contact with the cold wall and the existing surface tension bring these micro droplets together into drops which merge together. Warm ambient air contains more moisture than cold ambient air, so it can contain more water vapor. Evapotranspiration is emitted by leafy plants into the ambient air. Human sweat vaporizes into the surrounding air. The domestic activity of a home produces water vapor. Water vapor is released from animal saliva. Watering the cultivated land turns into water vapor. If this water vapor contained in the ambient air is captured and stored in a water reserve, the building can be disconnected from any water source. If a quantity of water vapor contained in the fresh air, however small, is captured by cold walls, it will compensate for the losses of water vapor rejected for the renewal of the air. It is therefore necessary to have as many cold walls as possible while consuming as little energy as possible for this operation. The cold walls will also be used to air condition the building. Solar energy will be used for the energy autonomy of the so-called hydro-solar building.

Si l'air intérieur stagne, la quantité de vapeur d'eau récupérée sera faible, il faut donc le brasser. L'air ambiant au sein d'un bâtiment doit être renouvelé pour leurs occupants, hommes et bêtes, pour la bonne santé des plantes et pour évacuer l'air vicié. De plus, les plantes ne supportent pas une température supérieure à 25 °C, sinon il faut abondamment les arroser. La peau des humains ne respire plus quand l'air est trop humide à une température trop élevée. Une abondance de plantes feuillues permet de purifier l'air ambiant d'une façon naturelle. Une ventilation mécanique permettra de renouveler et brasser le flux d'air qui doit être canalisé.If the indoor air is stagnant, the quantity of water vapor recovered will be low, so it must be mixed. The ambient air within a building must be renewed for its occupants, men and animals, for the good health of the plants and to evacuate stale air. In addition, the plants cannot tolerate temperatures above 25°C, otherwise they must be watered abundantly. Human skin no longer breathes when the air is too humid too high a temperature. An abundance of leafy plants helps purify the ambient air in a natural way. Mechanical ventilation will renew and mix the air flow that must be channeled.

L'invention est également basée sur le stockage de la chaleur solaire dans la journée dans un réservoir d'eau chaude et le stockage du froid nocturne dans un réservoir d'eau froide. Plus ces deux réservoirs ont des capacités de stockage d'eau importantes, plus les énergies accumulées seront importantes. Ces deux énergies froide et chaude peuvent être utilisées à n'importe quel moment par l'intermédiaire d'une machine de type frigorifique à cycle inversé qui actionnera un générateur d'électricité. Cette électricité pourra être stockée dans un accumulateur électrochimique, et peut être transformée en hydrogène ou écoulée vers l'exportation.The invention is also based on the storage of solar heat during the day in a hot water tank and the storage of nighttime cold in a cold water tank. The greater the water storage capacities of these two reservoirs, the greater the accumulated energy will be. These two cold and hot energies can be used at any time via a reverse cycle refrigeration type machine which will activate an electricity generator. This electricity can be stored in an electrochemical accumulator, and can be transformed into hydrogen or sold for export.

Les bâtiments nomades décrits dans les demandes de brevets précédentes et composés d'une coque sous vide sont légers. En cas de tempête, ils nécessitent un ancrage dans le sol. Cet ancrage peut se faire avec des piliers enfoncés dans le sol, mais le bâtiment aura plus d'impact sur l'environnement puisque des piliers sont moins mobiles. Le bâtiment sera stable en cas de tempête s'il est lesté par une masse importante et s'il peut être plus ou moins enterré. Si la partie basse du bâtiment, donc son infrastructure, est remplie d'eau jusqu'au plafond du niveau inférieur, la masse de la réserve d'eau sera très importante et lestera le bâtiment dit hydrosolaire. Cette masse peut être de plusieurs centaines de tonnes. De plus, ce lest liquide peut être facilement extrait et déplacé.The nomadic buildings described in previous patent applications and composed of a vacuum shell are light. In the event of a storm, they require anchoring in the ground. This anchoring can be done with pillars sunk into the ground, but the building will have more impact on the environment since the pillars are less mobile. The building will be stable in the event of a storm if it is ballasted by a large mass and if it can be more or less buried. If the lower part of the building, and therefore its infrastructure, is filled with water up to the ceiling of the lower level, the mass of the water reserve will be very significant and will weigh down the so-called hydro-solar building. This mass can be several hundred tons. In addition, this liquid ballast can be easily extracted and moved.

L'eau contenue dans une des parties du réservoir formé par la partie basse de la coque du bâtiment sera refroidie en période nocturne par un refroidisseur extérieur au bâtiment. Une pompe fera circuler l'eau dans des parois refroidies par l'atmosphère froide en période nocturne, ces parois extérieures étant les façades de la coque sous vide. Plus le volume d'eau sera important et plus la réserve de froid sera importante. Plus la réserve d'eau sera importante et plus l'autonomie hydrique sera assurée. Plus le réservoir d'eau sera important et plus la coque sous vide sera lestée.The water contained in one part of the tank formed by the lower part of the building's shell will be cooled at night by a cooler outside the building. A pump will circulate the water in walls cooled by the cold atmosphere at night, these exterior walls being the facades of the vacuum hull. The greater the volume of water, the greater the cold reserve. The greater the water reserve, the more water autonomy will be assured. The larger the water tank, the more ballasted the vacuum hull will be.

Le terme infrastructure désigne la partie basse d'un bâtiment.The term infrastructure refers to the lower part of a building.

Le terme superstructure désigne la partie haute d'un bâtiment.The term superstructure designates the upper part of a building.

Cette réserve d'eau froide sera utilisée en période diurne afin de refroidir la paroi interne du bâtiment par la circulation de l'eau par une pompe de circulation. Le principe de la condensation de l'humidité contenue dans l'air ambiant est utilisé à cette étape du processus.This cold water reserve will be used during the day to cool the internal wall of the building by circulating water using a circulation pump. The principle of condensation of humidity contained in the ambient air is used at this stage of the process.

Il s'agira de faire circuler l'air intérieur en le canalisant contre la paroi froide interne de la coque sous vide, l'air léchera la paroi en étant canalisé par les plaques intérieures de doublage. L'air circulera de haut en bas. L'air intérieur sera capté à la partie supérieure du bâtiment, à son faîtage. Le flux d'air canalisé le long de la paroi froide interne de la coque sous vide circulera de haut en bas pour être expulsé au niveau du rez-de-chaussée du bâtiment. Les cloisons de doublage canaliseront le flux d'air. L'humidité contenue dans le flux d'air ambiant se condensera sur les parois froides, les condensats couleront jusqu'à la réserve d'eau située en partie basse du bâtiment. L'air vicié sera sec quand il sera rejeté à l'extérieur.This will involve circulating the interior air by channeling it against the internal cold wall of the vacuum shell, the air will lick the wall by being channeled by the interior lining plates. The air will flow from top to bottom. Indoor air will be captured at the upper part of the building, at its ridge. The air flow channeled along the internal cold wall of the vacuum shell will circulate from top to bottom to be expelled at the ground floor level of the building. The lining partitions will channel the air flow. The humidity contained in the ambient air flow will condense on the cold walls, the condensates will flow to the water reserve located in the lower part of the building. Exhausted air will be dry when released outside.

L'eau contenue dans une autre partie du réservoir formé par l'infrastructure de la coque du bâtiment sera chauffée en période diurne par un système de captage de l'énergie dégagée par les rayonnements solaires, système externe du bâtiment. C'est le même système externe qui est utilisé pour capter le froid la nuit et la chaleur le jour.The water contained in another part of the reservoir formed by the infrastructure of the building shell will be heated during the day by a system for capturing the energy released by solar radiation, an external system of the building. This is the same external system that is used to capture cold at night and heat during the day.

Le captage du froid la nuit et de la chaleur le jour à l'extérieur du bâtiment peut se faire avantageusement à l'aide de l'enveloppe métallique externe de la coque sous vide qui intègre des tubes métalliques étanches dans lesquels circule de l'eau caloporteuse. La couleur foncée de l'enveloppe exposée au soleil absorbera les rayonnements solaires sans les réfléchir.Capturing the cold at night and the heat during the day outside the building can be done advantageously using the external metal envelope of the vacuum shell which incorporates waterproof metal tubes in which water circulates. heat transfer. The dark color of the envelope exposed to the sun will absorb solar radiation without reflecting it.

La restitution du froid pendant la journée à l'intérieur du bâtiment peut se faire avantageusement à l'aide de l'enveloppe métallique interne de la coque sous vide qui intègre des tubes métalliques étanches dans lesquels circule une eau froide caloporteuse.Restitution of the cold during the day inside the building can be done advantageously using the internal metal envelope of the vacuum shell which incorporates sealed metal tubes in which heat-transferring cold water circulates.

Le vide de gaz et un faible volume de matière solide à l'intérieur de la coque sous vide permet d'avoir une barrière thermique très efficace entre l'enveloppe externe qui peut être chauffée à plus de 100°C et l'enveloppe interne qui devra être maintenue à une température basse pour climatiser le bâtiment dit hydrosolaire et capter l'humidité de l'air.The gas vacuum and a small volume of solid material inside the vacuum shell makes it possible to have a very effective thermal barrier between the external envelope which can be heated to more than 100°C and the internal envelope which must be maintained at a low temperature to air-condition the so-called hydro-solar building and capture humidity from the air.

Le stockage de l'eau froide la nuit dans un grand réservoir permettra la récupération de l'humidité contenue dans son air intérieur et dans son air neuf ainsi que la climatisation du bâtiment le jour et le refroidissement du condenseur d'un générateur d'énergie électrique.Storing cold water at night in a large tank will allow the recovery of the humidity contained in its interior air and in its fresh air as well as the air conditioning of the building during the day and the cooling of the condenser of an energy generator electric.

Le stockage de l'eau chaude le jour dans un réservoir permettra le chauffage interne du bâtiment quand la température extérieure est basse ainsi que le chauffage d'un évaporateur qui assurera la rotation d'une micro turbine à vapeur couplée à une génératrice électrique. Par sécurité, étant donné la présence de métal et d'humidité, le circuit électrique général du bâtiment sera en très basse tension de sécurité.Storing hot water during the day in a tank will allow the internal heating of the building when the outside temperature is low as well as the heating of an evaporator which will ensure the rotation of a micro steam turbine coupled to an electric generator. For safety reasons, given the presence of metal and humidity, the general electrical circuit of the building will be at very low safety voltage.

En régions tempérées, il sera nécessaire de capter le froid dans les eaux aquifères. Pour cela des forages seront nécessaires, un premier pour pomper l'eau souterraine de la nappe phréatique et un deuxième pour le retour de l'eau souterraine dont uniquement le froid aura été prélevé. La profondeur des forages sera de huit à trente mètres. Si la nuit est plus froide que l'eau de la nappe phréatique, le froid nocturne sera prélevé par l'enveloppe métallique externe du bâtiment. La température des eaux souterraines est comprise entre 8 et 12 °C. Une seule installation de récupération du froid des eaux aquifères et de production d'électricité peut être utilisée par un groupe de bâtiments hydrosolaires ou par un village.In temperate regions, it will be necessary to capture the cold in aquifer waters. For this, drilling will be necessary, a first to pump the groundwater from the water table and a second for the return of the groundwater from which only the cold will have been taken. The depth of the drilling will be eight to thirty meters. If the night is colder than the water table, the night cold will be taken by the external metal envelope of the building. The groundwater temperature is between 8 and 12°C. A single installation for recovering cold from aquifer water and producing electricity can be used by a group of hydro-solar buildings or by a village.

La coque sous vide en cocon englobera la réserve d'eau et fera office de réservoir. Les réservoirs de stockage composés d'une coque sous vide assureront le maintien de la température, froide ou chaude, des volumes d'eau. L'infrastructure-réservoir de la coque pourra être enterrée afin d'avoir le rez-de-chaussée de l'habitation au niveau du terrain et pour améliorer la stabilité du bâtiment en cas d'ouragan ou de typhon.The vacuum cocooned shell will encompass the water reserve and act as a reservoir. Storage tanks composed of a vacuum shell will ensure that the temperature, cold or hot, of the water volumes is maintained. The reservoir infrastructure of the shell could be buried in order to have the ground floor of the house at ground level and to improve the stability of the building in the event of a hurricane or typhoon.

La coque du bâtiment étant étanche et résistante, une inondation n'aura aucune incidence. Le bâtiment terrestre peut même devenir, durant le temps de l'inondation, un bâtiment fluvial qui étant lesté dans sa partie inférieure conservera toute sa stabilité. Le climat devenant tropical dans des régions anciennement tempérées, des pluies diluviennes s'abattront plus fréquemment et cette caractéristique de flottabilité est bienvenue. Mais il s'agira d'avoir des ouvrants parfaitement étanches une fois fermés.The shell of the building is waterproof and resistant, flooding will have no impact. The land building can even become, during the time of the flood, a river building which, being ballasted in its lower part, will retain all its stability. As the climate becomes tropical in formerly temperate regions, torrential rains will fall more frequently and this buoyancy characteristic is welcome. But it will be necessary to have perfectly watertight openings once closed.

Les parties du bâtiment qui ne sont jamais exposées directement au rayonnement solaire peuvent être d'une couleur claire et vive.Parts of the building that are never exposed to direct sunlight can be a light, bright color.

L'eau froide contenue dans un réservoir pourra être utilisée pour les usages domestiques après filtration par divers moyens appropriés jusqu'à l'osmose inverse qui est le traitement le plus filtrant.The cold water contained in a tank can be used for domestic uses after filtration by various appropriate means up to reverse osmosis which is the most filtering treatment.

Les cloisons de doublage seront épaisses afin d'apporter un confort thermique équilibré. Elles pourront être fines si un bâtiment indépendant est construit en matériaux naturels à l'intérieur de la coque sous vide.The lining partitions will be thick in order to provide balanced thermal comfort. They could be fine if an independent building is constructed of natural materials inside the vacuum shell.

Ce nouveau type de bâtiment dit hydrosolaire est permis grâce aux caractéristiques techniques de la coque sous vide :

  • La coque légère est rigidifiée par la pression atmosphérique.
  • Elle est très stable grâce à son chaînage interne par cage de cerclage décrite dans une demande précédente.
  • Son enveloppe métallique est très résistante.
  • Son enveloppe externe capte la chaleur du soleil dans la journée et capte le froid la nuit.
  • Son enveloppe interne récupère l'humidité de l'air et rafraîchit ou chauffe les locaux du bâtiment.
  • Son vide de matière solide et de gaz assure une haute isolation.
  • Elle fait office de réservoir thermiquement isolé en stockant de l'énergie solaire dans une grande quantité d'eau nécessaire à la vie.
  • Son démontage et son remontage rapides la rendent nomade.
  • Elle peut être déplacée sans démontage après vidange de l'eau.
  • Elle fait office de coque de navire en cas d'inondation.
This new type of so-called hydrosolar building is made possible thanks to the technical characteristics of the vacuum shell:
  • The lightweight shell is stiffened by atmospheric pressure.
  • It is very stable thanks to its internal chaining by strapping cage described in a previous application.
  • Its metal casing is very resistant.
  • Its outer shell captures the heat of the sun during the day and captures the cold at night.
  • Its internal envelope recovers humidity from the air and cools or heats the building premises.
  • Its vacuum of solid matter and gas ensures high insulation.
  • It acts as a thermally insulated reservoir by storing solar energy in a large quantity of water necessary for life.
  • Its rapid disassembly and reassembly makes it nomadic.
  • It can be moved without dismantling after draining the water.
  • It acts as a ship's hull in the event of flooding.

Description des figures, nomenclature page 16Description of figures, nomenclature page 16

  • Figure 1 : Cette vue est la coupe d'un bâtiment d'une hauteur sous faîtage assez importante et constitué d'une coque sous vide (0) dont le soubassement ou infrastructure intègre une cuve d'eau chaude (2) et une cuve d'eau froide (3) formant un réservoir (1). Ce réservoir (1) n'est pas indépendant de la coque (0) mais est constitué de cette coque isolante. Le bâtiment est un réservoir. Le réservoir leste le bâtiment. Dans ces cuves sont immergées diverses pompes à eau (9) reliées aux façades (4) et parois (5) de sa superstructure. Un bâtiment comportant une surface d'eau de 200 m2 sur une hauteur de deux mètres sera ainsi lesté par une masse de 400 tonnes. Le réservoir est fermé et non ventilé afin qu'aucune vapeur chaude ne s'échappe dans l'atmosphère. L'intérieur du bâtiment est éclairé par un puits de lumière (26). L'eau rendue potable par filtration ou par osmose inverse (27) est puisée dans la cuve (3). L'air ambiant chargé d'humidité a tendance à s'élever vers le faîtage du bâtiment pour être aspiré derrière les cloisons de doublage (25) grâce à la ventilation mécanique (24). En descendant, l'air va lécher les parois froides (5) et l'humidité va se condenser dessus à son passage. Le brassage de l'air intérieur pour capter son humidité se fera dans la journée. C'est surtout dans la journée que les activités domestiques et les plantes émettent de l'humidité. L'infrastructure-réservoir sera nommée infraréservoir (1) dans la suite du document, composé lexical unifié de genre masculin. Figure 1 : This view is the section of a building with a fairly high ridge height and made up of a vacuum shell (0) whose base or infrastructure integrates a hot water tank (2) and a water tank cold (3) forming a reservoir (1). This tank (1) is not independent of the shell (0) but is made up of this insulating shell. The building is a reservoir. The tank ballasts the building. In these tanks are submerged various water pumps (9) connected to the facades (4) and walls (5) of its superstructure. A building with a water surface of 200 m2 over a height of two meters will thus be ballasted by a mass of 400 tonnes. The tank is closed and unvented so that no hot vapor escapes into the atmosphere. The interior of the building is lit by a skylight (26). The water made drinkable by filtration or by reverse osmosis (27) is drawn from the tank (3). Ambient air laden with humidity tends to rise towards the ridge of the building to be sucked in behind the lining partitions (25) thanks to mechanical ventilation (24). As it descends, the air will lick the cold walls (5) and the humidity will condense on them as it passes. The mixing of the indoor air to capture its humidity will be done during the day. It is especially during the day that domestic activities and plants emit humidity. The reservoir infrastructure will be named infrareservoir (1) in the remainder of the document, a unified lexical compound of masculine gender.
  • Figure 2 : Zoom sur la cuve d'eau chaude (2) du bâtiment de la figure 1. Deux pompes de circulation (9) alimentent les façades (4) et les parois (5) en eau contenue dans la cuve d'eau chaude (2). Des systèmes automatisés de distribution par vannes électromagnétiques permettront la répartition de l'eau caloporteuse dans les différentes parois du bâtiment. L'air qui circule derrière les cloisons de doublage (25) et qui provient du faîtage du bâtiment est soufflé par le ventilateur (24) au rez-de-chaussée. Les condensats descendent par gravité le long des parois (5) et s'écoulent dans la cuve (3) guidés par la paroi horizontale (5). Les façades (4) captent l'énergie thermique émise par le rayonnement solaire. Les façades (4) captent le froid émis par l'atmosphère la nuit. Figure 2 : Zoom on the hot water tank (2) of the building of the figure 1 . Two circulation pumps (9) supply the facades (4) and the walls (5) with water contained in the hot water tank (2). Automated distribution systems using electromagnetic valves will allow the distribution of heat transfer water in the different walls of the building. The air which circulates behind the lining partitions (25) and which comes from the ridge of the building is blown by the fan (24) on the ground floor. The condensates descend by gravity along the walls (5) and flow into the tank (3) guided by the horizontal wall (5). The facades (4) capture the thermal energy emitted by solar radiation. The facades (4) capture the cold emitted by the atmosphere at night.
  • Figure 3 : Zoom sur la cuve d'eau froide (3) du bâtiment de la figure 1. Un système de traitement de l'eau (27) de la cuve (3) par filtration ou osmose inverse alimente le circuit domestique. Si le bâtiment est très grand, l'eau peut être filtrée par un bassin végétalisé. Figure 3 : Zoom on the cold water tank (3) of the building of the figure 1 . A water treatment system (27) from the tank (3) by filtration or reverse osmosis supplies the domestic circuit. If the building is very large, the water can be filtered by a vegetated basin.
  • Figure 4 : Zoom sur le faîtage du bâtiment de la figure 1. L'air ambiant plus ou moins vicié et chargé d'humidité monte vers le faîtage et est aspiré derrière les cloisons de doublage (25) par la ventilation mécanique (24). Une quantité régulée d'air neuf, passant par le filtre (32), se mélange à l'air montant vicié et descend le long des parois (5). Un ventilateur peut être placé en aval du filtre (32). Le bâtiment peut être maintenu en légère surpression afin de contrôler les intrants toxiques. Figure 4 : Zoom on the ridge of the building of the figure 1 . The more or less stale and humidity-laden ambient air rises towards the ridge and is sucked in behind the lining partitions (25) by ventilation. mechanical (24). A regulated quantity of fresh air, passing through the filter (32), mixes with the stale rising air and descends along the walls (5). A fan can be placed downstream of the filter (32). The building can be maintained at slight overpressure in order to control toxic inputs.
  • Figure 4a : Exposé du principe de conduction thermique qui va être utilisé dans la suite du document afin de capter la chaleur et le froid par les façades (4) et les parois (5) : Une enveloppe métallique (6) est au contact d'un tube carré ou rectangulaire caloporteur (7). L'enveloppe métallique est à l'air libre et est exposée au rayonnement solaire chauffant à l'extérieur de la coque sous vide (0). Le tube caloporteur (7) est sous vide dans la coque (0), il ne peut pas dissiper sa chaleur par rayonnement. Ce tube caloporteur est rempli d'eau afin de transférer la chaleur et le froid captés par l'enveloppe métallique (6) dans les cuves (2) et (3). La face interne de l'enveloppe métallique (6) est sous vide également, ses flux thermiques ne peuvent pas rayonner. Les flux thermiques chaud et froid ne peuvent être transférés que dans l'eau contenue par le tube caloporteur (7). Il y aura un rayonnement thermique à l'extérieur de l'enveloppe (6) et une dissipation thermique avec le vent, mais elle sera compensée par les grandes surfaces des façades du bâtiment exposées au soleil ou à la nuit. Figure 4a : Presentation of the principle of thermal conduction which will be used in the rest of the document in order to capture heat and cold through the facades (4) and the walls (5): A metal envelope (6) is in contact with a tube square or rectangular heat transfer (7). The metal envelope is in the open air and is exposed to solar radiation heating outside the vacuum shell (0). The heat transfer tube (7) is under vacuum in the shell (0), it cannot dissipate its heat by radiation. This heat transfer tube is filled with water in order to transfer the heat and cold captured by the metal envelope (6) into the tanks (2) and (3). The internal face of the metal envelope (6) is also under vacuum, its thermal flows cannot radiate. The hot and cold heat flows can only be transferred in the water contained by the heat transfer tube (7). There will be thermal radiation outside the envelope (6) and thermal dissipation with the wind, but it will be compensated by the large surfaces of the building facades exposed to the sun or at night.
  • Figure 5 : Vue aérienne d'un bâtiment composé d'une coque sous vide (0) dont les faces internes de l'enveloppe (6) sont au contact de tubes caloporteurs (7) en serpentin. L'enveloppe métallique (6) est retirée pour faire apparaître les tubes (7). La forme de la structure de la coque sous vide (0) est symbolisée par un croquis pour ne pas surcharger le dessin, car elle est composée d'un grand nombre de nervures croisées formant des treillis en bois. Une pompe à vide (8) est branchée en permanence sur la coque (0) mais ne fonctionnera qu'en cas de défaut d'étanchéité. Les tubes caloporteurs (7) en serpentin peuvent avoir une longueur de plusieurs kilomètres si l'on additionne toutes les surfaces externes et internes d'un grand bâtiment. Le trajet que l'eau caloporteuse va parcourir sera très long et son exposition thermique permettra de la monter ou la descendre à des températures élevées ou basses. L'eau pourra atteindre 100 °C. Les raccordements des serpentins (7) entre eux seront réalisés grâce à un circuit hydraulique rigide extérieur qui sera fixé sur l'enveloppe (6) et les tubes (7) par des raccords à compression olive. Figure 5 : Aerial view of a building composed of a vacuum shell (0) whose internal faces of the envelope (6) are in contact with heat transfer tubes (7) in a serpentine pattern. The metal casing (6) is removed to reveal the tubes (7). The shape of the vacuum hull structure (0) is symbolized by a sketch so as not to overload the drawing, because it is composed of a large number of crossed ribs forming wooden lattices. A vacuum pump (8) is permanently connected to the hull (0) but will only operate in the event of a leak. The serpentine heat transfer tubes (7) can be several kilometers long if we add up all the external and internal surfaces of a large building. The path that the heat transfer water will travel will be very long and its thermal exposure will allow it to be raised or lowered to high or low temperatures. The water can reach 100°C. The connections of the coils (7) to each other will be made using a rigid external hydraulic circuit which will be fixed to the casing (6) and the tubes (7) by olive compression fittings.
  • Figure 6a : Zoom sur la pompe à vide (8) branchée en permanence sur la coque (0) de la figure 5 et qui ne fonctionne qu'en cas de fuite. Figure 6a : Zoom on the vacuum pump (8) permanently connected to the hull (0) of the Figure 5 and which only works in the event of a leak.
  • Figure 6b : Zoom sur une façade de toit du bâtiment de la figure 5. Figure 6b : Zoom on a roof facade of the building of the figure 5 .
  • Figure 6c : Zoom sur une façade du bâtiment de la figure 5. Figure 6c : Zoom on a facade of the building of the Figure 5 .
  • Figure 6d : Zoom sur le faîtage du bâtiment de la figure 5. Figure 6d : Zoom on the ridge of the building of the Figure 5 .
  • Figure 7 : Écorché du bâtiment de la figure 5 montrant le serpentin (7) collé derrière l'enveloppe métallique (6) supprimée. Cette vue montre la cuve d'eau chaude (2) et la cuve d'eau froide (3). Ces cuves composées par l'infraréservoir (1) de la coque sous vide (0) sont isolantes et maintiendront l'eau à sa température initiale. La chaleur solaire et le froid nocturne sont emmagasinés pour une longue durée, leurs températures chaude et froide sont constamment entretenues par les serpentins (7). Figure 7 : Flayed from the building of the Figure 5 showing the coil (7) stuck behind the metal envelope (6) removed. This view shows the hot water tank (2) and the cold water tank (3). These tanks made up of the infra-tank (1) of the vacuum shell (0) are insulating and will maintain the water at its initial temperature. Solar heat and night cold are stored for a long time, their hot and cold temperatures are constantly maintained by the coils (7).
  • Figure 7a : Zoom sur la paroi interne (5) du bâtiment de la figure 7. Figure 7a : Zoom on the internal wall (5) of the building of the Figure 7 .
  • Figure 8 : Vue d'un serpentin composé d'un tube carré (7). Ce tube sera métallique, car meilleur conducteur thermique. Figure 8 : View of a coil made up of a square tube (7). This tube will be metallic, because it is a better thermal conductor.
  • Figure 9 : Vue d'un treillis en bois (28) qui, superposé avec un autre treillis, forme une structure porteuse de la coque sous vide (0). Les deux treillis sont écartés par des entretoises dont la nature est exposée dans une précédente demande et figure 14. L'emplacement du serpentin (7) est taillé dans ce treillis, permettant au tube d'être soutenu sur toute sa longueur par les nervures en bois du treillis. Le bois est thermiquement isolant et ne transmettra que peu de flux thermique étant sous vide. Les entretoises sont également très isolantes. Les bordures des treillis sont ceinturées par une nervure (29) qui les renforce. Figure 9 : View of a wooden lattice (28) which, superimposed with another lattice, forms a supporting structure for the vacuum hull (0). The two trellises are spaced apart by spacers, the nature of which is explained in a previous application and Figure 14 . The coil location (7) is cut into this trellis, allowing the tube to be supported along its entire length by the wooden ribs of the trellis. Wood is thermally insulating and will transmit little heat flow when under vacuum. The spacers are also very insulating. The edges of the trellises are surrounded by a rib (29) which reinforces them.
  • Figure 10 : Vue de la face interne du treillis en bois de la figure 9, qui montre que les bordures biseautées, renforcées par des nervures (29) et une fois couvertes par l'enveloppe métallique (6) et étanchéifiées par des joints, assurent l'assemblage et l'étanchéité des treillis entre eux. Figure 10 : View of the internal face of the wooden lattice of the Figure 9 , which shows that the beveled edges, reinforced by ribs (29) and once covered by the metal envelope (6) and sealed by joints, ensure the assembly and sealing of the trellises between them.
  • Figure 11 : Vue d'un cube figurant un volume de bâtiment, composé par l'assemblage de treillis (28) couverts dans un angle par l'enveloppe étanche (6). Ce cube contiendra un cube gigogne en suspension grâce à des entretoises qui seront des cerclages [30] tels qu'ils sont montrés figure 14a. Les serpentins (7) seront raccordés entre eux par un circuit hydraulique suivant le parcours désiré pour l'eau. Figure 11 : View of a cube representing a building volume, composed by the assembly of lattices (28) covered in one corner by the waterproof envelope (6). This cube will contain a nesting cube suspended thanks to spacers which will be strappings [30] as shown figure 14a . The coils (7) will be connected together by a hydraulic circuit following the desired path for the water.
  • Figure 12a : Zoom sur un angle du treillis (28) de la figure 10. Figure 12a : Zoom on an angle of the lattice (28) of the Figure 10 .
  • Figure 12b : Zoom sur un angle du cube de la figure 11 et montrant trois serpentins (7) encastrés dans les treillis en bois (28). Un jeu sera prévu pour tenir compte de la dilatation thermique du tube métallique (7) différente de celle du bois. À cause de la dépression et malgré la dilatation thermique, l'enveloppe métallique (6) pourra se contracter vers l'intérieur de chaque maille du treillis (28) sans modifier ses cotes. Il est à remarquer que la dépression collera l'enveloppe (6) sur le tube (7). Le perçage fileté du serpentin est destiné au vissage d'un raccord olive (31) hydraulique. Les serpentins (7) seront raccordés entre eux grâce au circuit hydraulique extérieur à la coque [0] fixé sur les tubes (7) grâce aux raccords (31). Figure 12b : Zoom on an angle of the cube of the Figure 11 and showing three coils (7) embedded in the wooden trellis (28). A clearance will be provided to take into account the thermal expansion of the metal tube (7) different from that of wood. Because of the depression and despite the thermal expansion, the metal envelope (6) will be able to contract towards the inside of each mesh of the lattice (28) without modifying its dimensions. It should be noted that the depression will stick the envelope (6) to the tube (7). The threaded hole in the coil is intended for screwing in a hydraulic olive fitting (31). The coils (7) will be connected to each other using the hydraulic circuit external to the hull [0] fixed on the tubes (7) using the fittings (31).
  • Figure 13 : Vue d'une façade capteur thermique (4) composée d'un treillis (28) dans lequel est encastré un serpentin (7) et sur lesquels est enfilée une enveloppe métallique (6) dont les bordures (29) sont pré-pliées en biseau et pré-soudées dans leurs angles. Les rives (33) des enveloppes seront placées au milieu des tubes (7) et soudées dessus afin d'améliorer la qualité des soudures étanches. Le plus petit raccord olive (31) destiné au circuit hydraulique est vissé sur l'enveloppe (6) et le serpentin (7). Deux gros raccords olive (31) sont fixés en miroir des deux côtés de la paroi sur les enveloppes (6) pour serrer un tube qui est une traversée de paroi. Figure 13 : View of a thermal sensor facade (4) composed of a trellis (28) in which a coil (7) is embedded and on which is threaded a metal envelope (6) whose edges (29) are pre-bent at a bevel and pre-welded at their corners. The edges (33) of the envelopes will be placed in the middle of the tubes (7) and welded on them in order to improve the quality of the waterproof welds. The smallest olive fitting (31) intended for the hydraulic circuit is screwed onto the casing (6) and the coil (7). Two large olive fittings (31) are fixed in mirror image on both sides of the wall on the envelopes (6) to tighten a tube which is a wall crossing.
  • Figure 13a : Puits de lumière (26) composé de deux vitres (34) en miroir, serrées par des cadres sur les enveloppes (6) externe et interne et étanchéifiées par des joints polymères. Les dimensions de ce puits de lumière correspondent à une maille du treillis (28) dont les parois internes sont réfléchissantes pour guider la lumière. Plusieurs mailles peuvent être utilisées pour un puits de lumière. Dans les régions froides, si le puits de lumière comporte une façade externe (4) transparente (34) mais garde une paroi interne (5) métallique opaque (6), le rayonnement solaire va pénétrer dans la coque sous vide (0), chauffer le tube caloporteur (7) de la façade capteur thermique (4) et la face interne de l'enveloppe métallique (6) de la paroi interne (5) dont la chaleur va se transmettre au tube caloporteur (7) interne. Les performances thermiques de ce demi-puits de lumière capteur thermique seront celles d'un panneau solaire sous vide. Figure 13a : Skylight (26) composed of two mirrored panes (34), clamped by frames on the external and internal envelopes (6) and sealed by polymer seals. The dimensions of this skylight correspond to a mesh of the trellis (28) whose internal walls are reflective to guide the light. Multiple meshes can be used for a skylight. In cold regions, if the skylight has a transparent external facade (4) (34) but keeps an opaque metallic internal wall (5) (6), solar radiation will penetrate the vacuum shell (0), heating the heat transfer tube (7) of the thermal sensor facade (4) and the internal face of the metal envelope (6) of the internal wall (5) whose heat will be transmitted to the internal heat transfer tube (7). The thermal performance of this half-skylight thermal sensor will be that of a vacuum solar panel.
  • Figure 13b : Raccord à compression olive (31) monté sur les tubes destinés au circuit hydraulique et aux traversées de paroi. Les traversées de parois sont utilisées pour l'écoulement des condensats d'un étage à l'autre et pour les passages des tuyaux et des fils. Le circuit hydraulique relie entre eux tous les serpentins des parois (4) et (5). Figure 13b : Olive compression fitting (31) mounted on the tubes intended for the hydraulic circuit and the wall crossings. Wall penetrations are used for the flow of condensate from one floor to another and for the passage of pipes and wires. The hydraulic circuit connects all the coils of the walls (4) and (5) together.
  • Figure 14 : Figure extraite d'une demande précédente montrant la structure de la coque sous vide qui est composée de deux treillis parallèles (28) dont les chants internes des nervures sont crénelés et écartés par des bandes ou cerclages tendus (30). Ce panneau et les bordures (29) en biseau sont couverts par une enveloppe étanche (6). Figure 14 : Figure taken from a previous application showing the structure of the vacuum hull which is composed of two parallel lattices (28) whose internal edges of the ribs are crenellated and spaced apart by tensioned bands or strapping (30). This panel and the beveled edges (29) are covered by a waterproof envelope (6).
  • Figure 14a : Zoom sur le cerclage tendu [30] ou entretoise. Figure 14a : Zoom on the tensioned strapping [30] or spacer.
  • Figure 15 : Vue grossie d'une plaque composée d'un tissu de fibres de verre ou de fils d'acier pris en sandwich entre deux couches aluminium. Cet aluminium armé remplace avantageusement les bandes métalliques (6). Une façade de bâtiment peut nécessiter de nombreuses bandes de métal (6) qui devront être soudées par leurs rives (33). A contrario une bande de tissu peut être tissée dans des largeurs de plusieurs mètres. Une bande métallique (6) sera fabriquée en enserrant par laminage vertical le tissu entre deux couches d'aluminium fondu. Le problème des soudures des rives (33) sera ainsi supprimé. Les fibres de verre ne devront pas être ensimées et devront être chauffées à la température de fusion de l'aluminium. Figure 15 : Magnified view of a plate composed of a fabric of glass fibers or steel wires sandwiched between two aluminum layers. This reinforced aluminum advantageously replaces the metal strips (6). A building facade may require numerous metal strips (6) which must be welded by their edges (33). Conversely, a strip of fabric can be woven in widths of several meters. A metal strip (6) will be manufactured by vertically rolling the fabric between two layers of molten aluminum. The problem of edge welding (33) will thus be eliminated. The glass fibers must not be sized and must be heated to the melting temperature of aluminum.
  • Figure 16 : Cette figure montre à gauche, l'exposition des façades capteurs (4) au froid nocturne et à droite leur exposition au soleil diurne. C'est l'écart de température entre le jour et la nuit qui permet de créer le cycle thermodynamique utilisé. Cette figure décrit un système autonome de production d'électricité en utilisant la chaleur solaire qui sera stockée dans un réservoir d'eau chaude et de l'énergie froide qui sera stockée dans un réservoir d'eau froide. Ce système utilise deux principes physiques :
    • La courbe de température de vaporisation d'un liquide suit sa courbe de pression. Réciproquement, la courbe de pression d'un gaz suit sa courbe de température.
    • La vaporisation d'un liquide absorbe de la chaleur. Réciproquement, la vapeur rejette de la chaleur en se condensant.
    Figure 16 : This figure shows on the left, the exposure of the sensor facades (4) to the nighttime cold and on the right their exposure to the daytime sun. It is the temperature difference between day and night which creates the thermodynamic cycle used. This figure describes an autonomous electricity production system using solar heat which will be stored in a hot water tank and cold energy which will be stored in a cold water tank. This system uses two physical principles:
    • The vaporization temperature curve of a liquid follows its pressure curve. Conversely, the pressure curve of a gas follows its temperature curve.
    • The vaporization of a liquid absorbs heat. Conversely, steam releases heat by condensing.

Une machine de type frigorifique a pour rôle d'extraire une quantité de chaleur d'un milieu à maintenir à basse température. Pour cela, elle utilise un fluide dit frigorigène pour absorber la chaleur, une pompe pour comprimer le gaz et fournir le travail nécessaire pour absorber la chaleur, un échangeur pour améliorer l'absorption de la chaleur et un autre échangeur pour rendre plus efficace le rejet de cette chaleur.The role of a refrigeration type machine is to extract a quantity of heat from a medium to be maintained at a low temperature. To do this, it uses a fluid called refrigerant to absorb heat, a pump to compress the gas and provide the work necessary to absorb the heat, an exchanger to improve the absorption of heat and another exchanger to make the rejection more efficient. of this heat.

Le système utilisé ici est basé sur les mêmes principes.The system used here is based on the same principles.

Le système autonome de production d'électricité présenté ici consiste à capter la chaleur concentrée dans le réservoir d'eau chaude par l'intermédiaire d'un gaz et à la rejeter dans le réservoir d'eau froide en produisant un travail entre les deux étapes du cycle de production.The autonomous electricity production system presented here consists of capturing the heat concentrated in the hot water tank via a gas and rejecting it into the cold water tank, producing work between the two stages of the production cycle.

Ce cycle de production est assuré par un circulateur (9) qui va transférer un liquide dit frigorigène, car il se vaporise à basse température à la pression atmosphérique. Ce liquide est envoyé par l'intermédiaire d'un circuit haute pression (14) dans un échangeur thermique (12) qui serait un évaporateur dans une installation frigorifique et qui en absorbant de la chaleur va vaporiser le liquide frigorigène et ainsi augmenter sa pression. Le vaporisateur (12) est plongé dans la réserve d'eau chaude (2) dont la température élevée est entretenue par les façades capteurs solaires (4) du bâtiment. Pour que l'absorption d'énergie thermique et donc la montée en pression du liquide frigorigène soit circonscrite et ne freine pas le circulateur (9), une électrovanne (18) placée entre le circulateur et le vaporisateur (12) ferme le circuit. Après un court instant pendant lequel le liquide frigorigène va monter en pression, un détendeur électronique (11) s'ouvre. La vapeur sous pression se trouvant brutalement dans une enceinte basse pression se détend et ainsi exerce une pression sur les pales d'une micro turbine à vapeur (16) qui est couplée à une génératrice électrique (17). Cette brutale dépression du gaz génère de la chaleur qui, si elle n'était pas absorbée, entretiendrait son état gazeux malgré sa baisse de pression. Cette dissipation de la chaleur est réalisée par un échangeur thermique (13) qui serait un condenseur dans une installation frigorifique. Ce condenseur est plongé dans la réserve d'eau froide (3) dont la température basse de l'eau est entretenue par les façades capteurs de froid nocturne (4) du bâtiment. Le condenseur (13) en étant équipé d'une soufflerie pourrait être placé directement à l'extérieur du bâtiment, mais consommerait de l'énergie et le refroidissement du gaz ne pourrait se faire que la nuit. Le gaz condensé en liquide retourne au circulateur (9) par l'intermédiaire d'un circuit basse pression (15). Un vase d'expansion [10] est placé sur le circuit basse pression (15) entre le condenseur (13) et le circulateur (9) afin de conserver une pression constante qui correspond à la température de liquéfaction du gaz frigorigène utilisé, par exemple 5,7 bars minimum pour du R134a. L'électricité produite par la génératrice (17) est envoyée par le circuit (19) dans l'accumulateur électrochimique (22) qui est également alimenté par des panneaux photovoltaïques (23) qui ne sont présents que pour amorcer le cycle de fonctionnement du système générateur d'électricité. La fréquence de fonctionnement de l'électrovanne (18) et du détendeur (11) sera continuellement ajustée électroniquement.This production cycle is ensured by a circulator (9) which will transfer a so-called refrigerant liquid, because it vaporizes at low temperature at atmospheric pressure. This liquid is sent via a high pressure circuit (14) into a heat exchanger (12) which would be an evaporator in a refrigeration installation and which by absorbing heat will vaporize the refrigerant liquid and thus increase its pressure. The vaporizer (12) is immersed in the hot water reserve (2) whose high temperature is maintained by the solar collector facades (4) of the building. So that the absorption of thermal energy and therefore the rise in pressure of the refrigerant liquid is limited and does not slow down the circulator (9), a solenoid valve (18) placed between the circulator and the vaporizer (12) closes the circuit. After a short time during which the refrigerant liquid will increase in pressure, an electronic expansion valve (11) opens. The pressurized steam suddenly found in a low pressure enclosure expands and thus exerts pressure on the blades of a micro steam turbine (16) which is coupled to an electric generator (17). This sudden depression of the gas generates heat which, if it were not absorbed, would maintain its gaseous state despite its drop in pressure. This heat dissipation is carried out by a heat exchanger (13) which would be a condenser in a refrigeration installation. This condenser is immersed in the cold water reserve (3) whose low water temperature is maintained by the night cold sensor facades (4) of the building. The condenser (13), being equipped with a blower, could be placed directly outside the building, but would consume energy and the gas could only be cooled at night. The gas condensed into liquid returns to the circulator (9) via a low pressure circuit (15). An expansion tank [10] is placed on the low pressure circuit (15) between the condenser (13) and the circulator (9) in order to maintain a constant pressure which corresponds to the liquefaction temperature of the refrigerant gas used, for example 5.7 bars minimum for R134a. The electricity produced by the generator (17) is sent by the circuit (19) into the electrochemical accumulator (22) which is also powered by photovoltaic panels (23) which are only present to initiate the operating cycle of the system electricity generator. The operating frequency of the solenoid valve (18) and the expansion valve (11) will be continuously adjusted electronically.

Figures 17 et 18 : Zooms sur la figure 16 permettant de détailler le circuit d'eau chaude [20] à droite qui relie la cuve d'eau chaude (2) à la façade capteur solaire (4). La circulation de l'eau chaude est assurée par la pompe (9). Le circuit d'eau froide (21) à gauche relie la cuve d'eau froide (3) à la façade capteur de froid nocturne (4). Les appareils électriques reliés par le circuit électrique (19) sont en très basse tension continue de sécurité. Les capacités relatives des cuves (2) et (3) seront adaptées au climat de la région. Figures 17 And 18 : Zooms on the Figure 16 allowing us to detail the hot water circuit [20] on the right which connects the hot water tank (2) to the solar collector facade (4). Hot water circulation is ensured by the pump (9). The cold water circuit (21) on the left connects the cold water tank (3) to the night cold sensor facade (4). The electrical devices connected by the electrical circuit (19) are at very low direct safety voltage. The relative capacities of tanks (2) and (3) will be adapted to the climate of the region.

Figure 19 : Cette vue est la coupe d'un bâtiment dit hydrosolaire dont l'implantation est adaptée aux régions tempérées et aux sous-sols (38) aquifères. L'eau de la nappe phréatique (39), puisée par la pompe de relevage (36), parcourt l'échangeur thermique (35) eau-eau et retourne dans la nappe phréatique (39) par l'intermédiaire du circuit de retour (37). Si la température nocturne est supérieure à celle de l'eau de la nappe phréatique (39), comprise entre 8 et 12 °C, le refroidissement de la cuve (3) sera effectué par le circuit de puisage de l'eau souterraine (39) et par l'échangeur thermique (35) eau-eau. Figure 19 : This view is the section of a so-called hydrosolar building whose location is adapted to temperate regions and aquiferous subsoils (38). The water from the water table (39), drawn by the lifting pump (36), travels through the water-water heat exchanger (35) and returns to the water table (39) via the return circuit ( 37). If the night temperature is higher than that of the groundwater (39), between 8 and 12°C, the cooling of the tank (3) will be carried out by the groundwater drawing circuit (39). ) and by the water-water heat exchanger (35).

Résumé du cycle de fonctionnement du système thermodynamique de transformation de l'énergie solaire en électricité :
1) Vaporisation d'un gaz frigorigène dans un évaporateur chauffé par une réserve d'eau chaude, 2) Détente du gaz qui actionne une turbine à vapeur 3) Condensation du gaz frigorigène dans un condenseur refroidi par une réserve d'eau froide.
Summary of the operating cycle of the thermodynamic system for transforming solar energy into electricity:
1) Vaporization of a refrigerant gas in an evaporator heated by a reserve of hot water, 2) Expansion of the gas which activates a steam turbine 3) Condensation of the refrigerant gas in a condenser cooled by a reserve of cold water.

Réalisation de l'inventionRealization of the invention

La coque sous vide (0) porteuse sera confectionnée en utilisant des barres en bois brut qui seront taillées et assemblées pour constituer les nervures des treillis (28) à mailles carrées dont les tranches internes en miroir seront taillées en créneaux. Les parois stratifiées de la coque sous vide seront constituées de deux treillis superposés et entretoisés par des bandes ou cerclages tendus [30] visibles figure 14. L'enveloppe étanche (6) de la coque sous vide qui enrobe ces panneaux porteurs en treillis est constituée de tôles aluminium ou acier, de tissu pris en sandwich entre deux feuilles aluminium, de verre (34) ou d'un polymère transparent. La matière sera choisie en fonction de son emplacement et de sa finalité.The supporting vacuum hull (0) will be made using raw wooden bars which will be cut and assembled to constitute the ribs of the square mesh trellises (28) whose mirrored internal edges will be cut into crenellations. The stratified walls of the vacuum hull will consist of two superimposed lattices and braced by visible tensioned bands or strapping [30]. Figure 14 . The waterproof envelope (6) of the vacuum shell which encases these lattice load-bearing panels is made up of aluminum or steel sheets, fabric sandwiched between two aluminum sheets, glass (34) or a transparent polymer. The material will be chosen according to its location and purpose.

Dans les treillis (28) en bois seront taillés les emplacements des tubes carrés (7) métalliques en serpentin. Un jeu sera prévu pour tenir compte de la dilatation du métal qui est différente de celle du bois. Les bobines de métal de la métallurgie dont la laize est limitée, destinées à fabriquer l'enveloppe (6) seront assemblées par leurs rives (33) sur les tubes carrés (7) afin de simplifier, renforcer et étanchéifier les soudures. Les panneaux porteurs constituant la coque pourront être de très grande taille. Les panneaux porteurs une fois assemblés grâce aux cerclages [30], les circuits de captage et d'émission thermiques (7) seront reliés entre eux au moyen d'un circuit hydraulique rigide monté avec des raccords (31). La coque assemblée reposera sur un lit de sable et son infraréservoir (1) sera de préférence enterré et enrobé de terre sablonneuse. Les cerclages [30] seront en acier ou enroulés sans fin en fibres de verre.The locations of the square serpentine metal tubes (7) will be cut into the wooden lattices (28). A clearance will be provided to take into account the expansion of metal which is different from that of wood. The metal coils of metallurgy whose width is limited, intended to manufacture the envelope (6) will be assembled by their edges (33) on the square tubes (7) in order to simplify, reinforce and seal the welds. The supporting panels constituting the hull could be very large. The supporting panels once assembled using the straps [30], the thermal capture and emission circuits (7) will be connected together by means of a rigid hydraulic circuit mounted with fittings (31). The assembled hull will rest on a bed of sand and its infratank (1) will preferably be buried and coated with sandy soil. The strapping [30] will be made of steel or endlessly wound in fiberglass.

Les ouvertures dans la coque destinées aux ouvrants, fenêtres et portes, seront ceinturées par des cadres étanches à emmanchement conique plus large que la paroi traversée et comportant des systèmes d'ancrage destinés à la fixation des cerclages-entretoises [30] qui ne pourront pas être fermés et sans fin à l'emplacement des ouvrants.The openings in the shell intended for openings, windows and doors, will be surrounded by waterproof frames with conical fitting wider than the wall crossed and comprising anchoring systems intended for fixing the strapping-spacers [30] which will not be able to be closed and endless at the location of the openings.

La pompe à vide (8) sera de fabrication spéciale afin qu'elle soit aussi silencieuse qu'un compresseur de réfrigérateur domestique. Le détendeur électronique (11) et la micro turbine à vapeur (16) seront de fabrication spéciale également. Les échangeurs thermiques (12) et (13) sous forme de spirales ou serpentins seront constitués de tubes métalliques ronds résistant à la pression. Le vase d'expansion [10] sera à membrane.The vacuum pump (8) will be specially manufactured so that it is as quiet as a domestic refrigerator compressor. The electronic expansion valve (11) and the micro steam turbine (16) will also be specially manufactured. The heat exchangers (12) and (13) in the form of spirals or serpentines will be made of round metal tubes resistant to pressure. The expansion tank [10] will have a membrane.

Les condensats provenant de l'humidité de l'air ambiant intérieur et de l'air neuf, coulant le long des parois (5) seront dirigés vers la cuve d'eau froide (3) ou un bassin d'agrément et de pisciculture.The condensates coming from the humidity of the indoor ambient air and the fresh air, flowing along the walls (5) will be directed towards the cold water tank (3) or a ornamental and fish farming pond.

L'évaporateur (12) sera installé en partie haute de la cuve d'eau chaude (2), ceci afin que l'eau refroidie descende au fond du réservoir. Le condenseur (13) sera installé en partie basse de la cuve d'eau froide (3), ceci afin que l'eau réchauffée monte à la surface de l'eau. Le système de production de l'électricité sera installé dans le bâtiment et sa mise sous vide avant l'injection du gaz frigorigène se fera avec la pompe à vide (8).The evaporator (12) will be installed in the upper part of the hot water tank (2), so that the cooled water goes down to the bottom of the tank. THE condenser (13) will be installed in the lower part of the cold water tank (3), so that the heated water rises to the surface of the water. The electricity production system will be installed in the building and its evacuation before the injection of the refrigerant gas will be done with the vacuum pump (8).

L'infraréservoir (1) du bâtiment hydrosolaire sera rempli avec de l'eau filtrée qui sera éternellement recyclée. Le cycle d'utilisation dépollue l'eau dans le temps naturellement. La fréquence du cycle de fonctionnement du système de production d'électricité est conditionnée par les températures des eaux chaude et froide stockées. Pour rappel, l'utilisation conjointe du chaud et du froid dans les effets physiques et leur écart de températures sont les fondements de cette invention.The infra-tank (1) of the hydrosolar building will be filled with filtered water which will be eternally recycled. The use cycle naturally depollutes the water over time. The frequency of the operating cycle of the electricity production system is conditioned by the temperatures of the hot and cold water stored. As a reminder, the joint use of heat and cold in physical effects and their temperature difference are the foundations of this invention.

La capacité énergétique d'une batterie domestique au Lithium est de 120 Wh/kg. La capacité énergétique de l'eau à 100 °C est de 113 Wh/kg. S'il était possible de récupérer l'énergie de l'eau sans aucune déperdition thermique de 100 à 0 °C, la capacité énergétique théorique de 100 m3 d'eau serait de 11.300 kWh. La surface totale des façades d'un bâtiment alternativement exposées au soleil tout le long de la journée peut être de deux fois sa surface au sol, assez pour chauffer un réservoir de 200 m3 dans une région au climat équatorial. La surface des façades d'un bâtiment exposées au froid nocturne peut être de trois fois sa surface au sol, assez pour refroidir un réservoir de 200 m3. Dans un climat à fort écart entre les températures diurne et nocturne, la plage de température utilisable pour actionner le système de production d'électricité est de 50 °C. Si les volumes d'eau chaude et d'eau froide sont de 200 m3 chacun, il restera une capacité d'énergie disponible de 11.300 kWh. Une quantité importante d'énergie sera disponible même en déduisant la déperdition thermique, la chaleur latente de vaporisation du liquide frigorigène et le rendement du groupe turbine-génératrice. Plus le bâtiment sera grand et plus il produira une quantité importante d'énergie. Pour rappel, la coque ou réservoir sous vide étant très isolante, la dissipation thermique de l'eau sera minime. La production d'électricité d'un groupe de bâtiments dont les eaux chaude et froide sont mises en réseau, peut être centralisée dans un local industriel. Les turbines-génératrices ne seront plus réparties dans chaque bâtiment dit hydrosolaire mais regroupées dans une usine centrale.The energy capacity of a domestic Lithium battery is 120 Wh/kg. The energy capacity of water at 100°C is 113 Wh/kg. If it were possible to recover energy from water without any heat loss from 100 to 0 °C, the theoretical energy capacity of 100 m 3 of water would be 11,300 kWh. The total surface area of a building's facades alternately exposed to the sun throughout the day can be twice its floor area, enough to heat a 200 m 3 tank in a region with an equatorial climate. The surface area of a building's facades exposed to nighttime cold can be three times its floor area, enough to cool a 200 m 3 tank. In a climate with a large difference between daytime and nighttime temperatures, the temperature range usable to operate the electricity production system is 50°C. If the volumes of hot water and cold water are 200 m 3 each, there will remain an available energy capacity of 11,300 kWh. A significant quantity of energy will be available even after deducting the heat loss, the latent heat of vaporization of the refrigerant liquid and the efficiency of the turbine-generator group. The larger the building, the more it will produce a significant amount of energy. As a reminder, the hull or vacuum tank being very insulating, the heat dissipation of the water will be minimal. The electricity production of a group of buildings whose hot and cold water are networked can be centralized in an industrial premises. The turbine generators will no longer be distributed in each so-called hydro-solar building but grouped together in a central factory.

Une utilisation possible de ce bâtiment est de l'utiliser comme bulle bioclimatique intégrant un microclimat et dans laquelle sera implantée une habitation composée de murs en matériaux traditionnels et locaux, en pisé, en bois, etc. Les constructions en matériaux traditionnels offrent un confort thermique très équilibré, sont peu onéreuses et peuvent intégrer un confort domestique moderne. Cette solution est avantageuse, car les cloisons de doublage (25) n'auront plus besoin d'être épaisses et étanches, un simple tissu ou une feuille suffira. Plus la bulle bioclimatique sera grande et plus l'énergie produite sera importante et pourra intégrer une végétation protégée qui participera à l'oxygénation de l'air et de l'eau.A possible use of this building is to use it as a bioclimatic bubble integrating a microclimate and in which a dwelling will be located made up of walls made of traditional and local materials, adobe, wood, etc. Constructions made from traditional materials offer very balanced thermal comfort, are inexpensive and can integrate modern domestic comfort. This solution is advantageous, because the lining partitions (25) will no longer need to be thick and waterproof, a simple fabric or sheet will suffice. The larger the bioclimatic bubble, the more energy produced will be important and will be able to integrate protected vegetation which will participate in the oxygenation of the air and water.

Il sera important d'intégrer dans chaque bulle bioclimatique un biotope composé d'une zone de maraîchage, de compostage, de traitement aquatique végétalisé de l'eau et même un bassin d'élevage piscicole. Les effluents des sanitaires domestiques seront traités par lombricompostage pour remplacer les engrais chimiques polluants. Un bâtiment non raccordé à la collecte urbaine des eaux usées est plus facilement déplaçable. Ce type de bâtiment non ancré dans le sol est un bien mobilier dont la forme extérieure est adaptée aux conditions climatiques locales.It will be important to integrate into each bioclimatic bubble a biotope composed of a market gardening area, composting, vegetated aquatic water treatment and even a fish breeding pond. Effluent from domestic toilets will be treated by vermicomposting to replace polluting chemical fertilizers. A building not connected to urban wastewater collection is more easily movable. This type of building not anchored in the ground is movable property whose exterior shape is adapted to local climatic conditions.

Dans sa version adaptée au climat tempéré, le bâtiment hydrosolaire de la figure 19 est enterré jusqu'au niveau du rez-de-chaussée. Comme cette configuration nécessite le forage du sol (38) jusqu'au niveau de la nappe phréatique, les travaux de terrassement incluront l'enterrement de l'infraréservoir (1) permettant ainsi un accès de plain-pied aux personnes âgées ou handicapées. Le bâtiment restera nomade, mais le circuit fixe d'extraction du froid des eaux souterraines restera à la disposition des occupants successifs du terrain. Nomenclature 0- Coque sous vide, 20- Circuit eau chaude, 1- Infraréservoir ou infrastructure-réservoir, 21- Circuit eau froide, 22- Accumulateur électrochimique, 2- Cuve eau chaude, 23- Panneaux photovoltaïques, 3- Cuve eau froide, 24- Ventilation mécanique, 4- Façade capteur thermique, 25- Cloison ou feuille de doublage, 5- Paroi climatiseur, 26- Puits de lumière, 6- Enveloppe étanche, 27- Filtration eau, 7- Tube caloporteur, 28- Treillis en bois, 8- Pompe à vide, 29- Nervure et bordure, 9- Pompe circulation, 30- Cerclage, 10- Vase expansion, 31- Raccord à compression olive, 11 - Détendeur électronique, 32- Filtre air, 12- Évaporateur, 33- Rive bande métallique, 13- Condenseur, 34- Vitre, 14- Circuit gaz haute pression, 35- Échangeur eau-eau, 15- Circuit gaz basse pression, 36- Pompe de relevage, 16- Turbine vapeur, 37- Retour eau souterraine, 17- Génératrice électrique, 38- Terrain, 18- Électrovanne, 39- Nappe phréatique. 19- Circuit électrique, In its version adapted to the temperate climate, the hydrosolar building of the Figure 19 is buried up to ground floor level. As this configuration requires drilling the ground (38) down to the water table, the earthworks will include the burial of the infra-tank (1) thus allowing level access for elderly or disabled people. The building will remain nomadic, but the fixed circuit for extracting cold from groundwater will remain available to successive occupants of the land. Nomenclature 0- Vacuum shell, 20- Hot water circuit, 1- Infrareservoir or reservoir infrastructure, 21- Cold water circuit, 22- Electrochemical accumulator, 2- Hot water tank, 23- Photovoltaic panels, 3- Cold water tank, 24- Mechanical ventilation, 4- Thermal sensor facade, 25- Partition or lining sheet, 5- Air conditioner wall, 26- Skylights, 6- Waterproof envelope, 27- Water filtration, 7- Heat transfer tube, 28- wooden trellis, 8- Vacuum pump, 29- Rib and border, 9- Circulation pump, 30- Strapping, 10- Expansion vessel, 31- Olive compression fitting, 11 - Electronic expansion valve, 32- Air filter, 12- Evaporator, 33- Shore metal strip, 13- Condenser, 34- Window, 14- High pressure gas circuit, 35- Water-water exchanger, 15- Low pressure gas circuit, 36- Lift pump, 16- Steam turbine, 37- Groundwater return, 17- Electric generator, 38- Ground, 18- Solenoid valve, 39- Water table. 19- Electrical circuit,

Claims (15)

Bâtiment dit hydrosolaire nomade constitué d'une coque sous vide (0) en cocon, légère et isolante, caractérisé par son infraréservoir (1) d'eaux chaude (2) et froide (3) stockant la chaleur solaire et le froid nocturne générés par les façades capteurs thermiques (4) de sa superstructure ; utilisées conjointement à tout moment, ces dites eaux lestent ladite coque étanche légère (0), permettent l'autonomie hydrique en captant l'humidité de l'air intérieur et de l'air neuf, produisent une quantité d'énergie supérieure à la consommation domestique.So-called nomadic hydrosolar building consisting of a vacuum shell (0) in cocoon, light and insulating, characterized by its infra-tank (1) of hot (2) and cold (3) water storing solar heat and night cold generated by the thermal sensor facades (4) of its superstructure; used together at any time, these said waters ballast said light waterproof shell (0), allow water autonomy by capturing the humidity of the interior air and the fresh air, produce a quantity of energy greater than consumption domestic. Bâtiment dit hydrosolaire nomade suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est nomade, car il ne nécessite pas d'ancrage au sol grâce à son infrastructure étanche formant un réservoir, désigné par le terme infraréservoir (1), qui est rempli d'eau en permanence et leste ledit bâtiment.So-called nomadic hydrosolar building according to claim 1, characterized in that it is nomadic, because it does not require anchoring to the ground thanks to its waterproof infrastructure forming a reservoir, designated by the term infratank (1), which is filled with water permanently and ballast the said building. Bâtiment dit hydrosolaire nomade suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'enveloppe étanche (6) de sa coque sous vide (0) est composée de tôles métalliques, de feuilles aluminium armées de fibres de verre ou de fils d'acier, de verre ou de polymère transparent.So-called nomadic hydrosolar building according to claim 2, characterized in that the waterproof envelope (6) of its vacuum shell (0) is composed of metal sheets, aluminum sheets reinforced with glass fibers or steel wires, glass or transparent polymer. Bâtiment dit hydrosolaire nomade suivant la revendication 3, caractérisé en ce que sa structure porteuse composée d'une coque sous vide (0) en cocon, est rigidifiée par la pression atmosphérique qui s'applique sur son enveloppe extérieure (6) grâce à une pompe à vide (8) installée in situ en permanence.So-called nomadic hydrosolar building according to claim 3, characterized in that its supporting structure composed of a vacuum shell (0) in cocoon, is stiffened by the atmospheric pressure which applies to its outer envelope (6) thanks to a pump vacuum (8) permanently installed in situ. Bâtiment dit hydrosolaire nomade suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'enveloppe étanche (6) de sa coque sous vide (0) intègre des tubes caloporteurs (7) en serpentin formant ainsi des façades capteurs thermiques (4) externes et des parois climatiseurs (5) internes dans lesquels circule de l'eau.So-called nomadic hydrosolar building according to claim 3 or 4, characterized in that the waterproof envelope (6) of its vacuum shell (0) integrates serpentine heat transfer tubes (7) thus forming external thermal sensor facades (4) and internal air conditioner walls (5) in which water circulates. Bâtiment dit hydrosolaire nomade suivant l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les façades capteurs thermiques (4) externes du bâtiment sont refroidies en période nocturne.So-called nomadic hydrosolar building according to any one of claims 3 to 5, characterized in that the external thermal sensor facades (4) of the building are cooled during the night. Bâtiment dit hydrosolaire nomade suivant l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que la réserve d'eau (3) stockée par son infraréservoir (1) est refroidie en période nocturne par les façades capteurs thermiques (4) externes du bâtiment qui intègrent les tubes caloporteurs (7) dans lesquels circule ladite eau et à tout moment par les eaux souterraines (39) qui circulent dans un échangeur thermique eau-eau (35).So-called nomadic hydrosolar building according to any one of claims 2 to 6, characterized in that the water reserve (3) stored by its infra-tank (1) is cooled at night by the external thermal sensor facades (4) of the building which integrate the heat transfer tubes (7) in which said water circulates and at any time by the groundwater (39) which circulates in a water-water heat exchanger (35). Bâtiment dit hydrosolaire nomade suivant l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que les façades capteurs thermiques (4) externes du bâtiment sont chauffées en période diurne par le rayonnement solaire.So-called nomadic hydrosolar building according to any one of claims 3 to 7, characterized in that the external thermal sensor facades (4) of the building are heated during the day by solar radiation. Bâtiment dit hydrosolaire nomade suivant l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que la réserve d'eau (2) stockée par son infraréservoir (1) est chauffée en période diurne par les façades capteurs thermiques (4) externes du bâtiment qui intègrent les tubes caloporteurs (7) dans lesquels circule ladite eau et par des demi-puits de lumière (26) équivalents à des panneaux solaires.So-called nomadic hydrosolar building according to any one of claims 2 to 8, characterized in that the water reserve (2) stored by its infra-tank (1) is heated during the day by the external thermal sensor facades (4) of the building which integrate the heat transfer tubes (7) in which said water circulates and by half-light wells (26) equivalent to solar panels. Bâtiment dit hydrosolaire nomade suivant l'une quelconque des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que les parois climatiseurs (5) internes de la superstructure du bâtiment sont refroidies en période diurne par la réserve d'eau froide (3).So-called nomadic hydrosolar building according to any one of claims 3 to 9, characterized in that the internal air conditioning walls (5) of the superstructure of the building are cooled during the day by the cold water reserve (3). Bâtiment dit hydrosolaire nomade suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'air intérieur et l'air neuf dudit bâtiment circulent de haut en bas derrière les cloisons ou les feuilles de doublage (25) en période diurne grâce à la ventilation mécanique (24).So-called nomadic hydrosolar building according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the interior air and the fresh air of said building circulate from top to bottom behind the partitions or the lining sheets (25) during the day thanks to to mechanical ventilation (24). Bâtiment dit hydrosolaire nomade suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'humidité de l'air intérieur et de l'air neuf se condense et intègre ainsi la réserve d'eau froide (3) grâce à la circulation derrière les cloisons ou feuilles de doublage (25) de cet air intérieur et de cet air neuf qui lèchent les parois climatiseurs (5) refroidies de la coque sous vide (0).So-called nomadic hydrosolar building according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the humidity of the interior air and the fresh air condenses and thus integrates the cold water reserve (3) thanks to the circulation behind the partitions or lining sheets (25) of this interior air and this fresh air which licks the cooled air conditioner walls (5) of the vacuum hull (0). Bâtiment dit hydrosolaire nomade suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la réserve d'eau froide (3) est utilisée afin de refroidir un échangeur thermique (13) traversé par un gaz dont la température de condensation à la pression atmosphérique est inférieure à 0 °C et qui se condense grâce au transfert du froid de l'eau vers le gaz.So-called nomadic hydrosolar building according to claim 7, characterized in that the cold water reserve (3) is used to cool a heat exchanger (13) crossed by a gas whose condensation temperature at atmospheric pressure is less than 0 °C and which condenses thanks to the transfer of cold from the water to the gas. Bâtiment dit hydrosolaire nomade suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la réserve d'eau chaude (2) est utilisée afin de chauffer un échangeur thermique (12) traversé par un gaz dont la température de vaporisation à la pression atmosphérique est inférieure à 0 °C et dont la pression augmente grâce au transfert de chaleur de l'eau vers le gaz.So-called nomadic hydrosolar building according to claim 9, characterized in that the hot water reserve (2) is used to heat a heat exchanger (12) crossed by a gas whose vaporization temperature at atmospheric pressure is less than 0 °C and whose pressure increases thanks to the transfer of heat from the water to the gas. Bâtiment dit hydrosolaire nomade suivant l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'une turbine à vapeur (16) couplée à une génératrice électrique (17) est actionnée par la détente rapide d'un gaz qui a été préalablement monté en pression par échange thermique à tout moment avec la réserve d'eau chaude (2) suivi d'un refroidissement par échange thermique avec la réserve d'eau froide (3).So-called nomadic hydrosolar building according to any one of claims 1 to 14, characterized in that a steam turbine (16) coupled to an electric generator (17) is actuated by the rapid expansion of a gas which has been previously mounted under pressure by heat exchange at any time with the hot water reserve (2) followed by cooling by heat exchange with the cold water reserve (3).
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