FR2464442A1 - HEAT EXCHANGER SOLAR HEATING APPARATUS - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN APPAREIL DE CHAUFFAGE SOLAIRE. ELLE SE RAPPORTE A UN APPAREIL DANS LEQUEL UN VENTILATEUR 11 FAIT CIRCULER DE L'AIR CHAUFFE DANS UN PANNEAU COLLECTEUR 1. L'AIR CIRCULE DANS UNE CAVITE 8 FORMEE AUTOUR D'UN RESERVOIR 4 D'EAU, A L'INTERIEUR D'UN BOITIER ISOLANT 7. DES CLOISONS ASSURENT LA CIRCULATION DE L'AIR SUR TOUTE LA SURFACE DU RESERVOIR D'EAU. APPLICATION AUX CHAUFFE-EAU SOLAIRES.THE INVENTION RELATES TO A SOLAR HEATING APPARATUS. IT RELATES TO AN APPARATUS IN WHICH A FAN 11 CIRCULATES HEATED AIR IN A COLLECTOR PANEL 1. THE AIR CIRCULATES IN A CAVITY 8 FORMED AROUND A WATER TANK 4, INSIDE A INSULATING BOX 7. PARTITIONS ENSURE THE CIRCULATION OF AIR OVER THE ENTIRE SURFACE OF THE WATER TANK. APPLICATION TO SOLAR WATER HEATERS.
Description
La présente invention concerne les appareilsThe present invention relates to apparatus
de chauffage solaire.solar heating.
Plus précisément, elle concerne les appareils de chauffage solaire du type qui comporte au moins un panneau collecteur d'énergie solaire, ayant un conduit interne de circulation d'air et des tuyauteries d'entrée et de sortie communiquant avec ce conduit, un réservoir More specifically, it relates to solar heating appliances of the type which comprises at least one solar energy collector panel, having an internal air circulation duct and inlet and outlet pipes communicating with this duct, a reservoir
d'eau, un dispositif d'introduction d'eau dans une par- of water, a device for introducing water into a
tie inférieure du réservoir et de retrait de l'eau d'une zone supérieure du réservoir, un échangeur de lower part of the tank and withdrawal of water from an upper zone of the tank, a heat exchanger
chaleur associé au réservoir et raccordé aux tuyaute- heat associated with the tank and connected to the
ries d'entrée et de sortie du panneau collecteur, l'é- entrance and exit of the collector panel, the
changeur de chaleur étant destiné à chauffer l'eau qui se trouve dans le réservoir à l'aide de la chaleur heat exchanger for heating the water in the tank with the aid of heat
fournie à l'air dans le panneau collecteur, et un ven- supplied to the air in the collector panel, and a
tilateur électrique assurant une circulation forcée de electric tilator ensuring a forced circulation of
l'air dans le conduit interne du panneau collecteur. air in the inner duct of the collector panel.
L'invention concerne un appareil perfectionné de chauffage solaire du type précité dont la construction The invention relates to an improved solar heating apparatus of the aforementioned type whose construction
est simple et peu coûteuse.is simple and inexpensive.
Plus précisément, l'invention concerne un appareil de chauffage solaire du type qui comporte au moins un panneau collecteur d'énergie solaire ayant un conduit interne de circulation d'air et des tuyauteries More specifically, the invention relates to a solar heater of the type which comprises at least one solar energy collector panel having an internal air circulation duct and pipes
d'entrée et de sortie d'air communiquant avec ce con- air inlet and outlet communicating with this
duit, un réservoir d'eau, un dispositif d'introduction duit, a water tank, an introductory device
d'eau dans une zone inférieure du réservoir et de re- of water in a lower area of the tank and
trait de l'eau d'une zone supérieure du réservoir, un échangeur de chaleur associé au réservoir et relié water line of an upper zone of the reservoir, a heat exchanger associated with the reservoir and connected
aux tuyauteries d'entrée et de sortie du panneau col- the inlet and outlet piping of the panel
lecteur, l'échangeur de chaleur étant destiné à chauf- the heat exchanger is intended for heating
fer l'eau qui se trouve dans le réservoir à l'aide de la chaleur fournie à l'air dans le panneau collecteur iron the water in the tank using heat supplied to the air in the collector panel
solaire, et un ventilateur électrique assurant une cir- solar system, and an electric fan providing a
culation forcée de l'air dans le conduit interne du panneau collecteur; selon l'invention, l'échangeur de chaleur comporte un bottier isolant qui entoure le réservoir d'eau et qui est séparé de la surface de ce dernier par une cavité formée autour du réservoir et forced culation of air in the inner duct of the collector panel; according to the invention, the heat exchanger comprises an insulating casing which surrounds the water reservoir and which is separated from the surface of the latter by a cavity formed around the reservoir and
communiquant avec la tuyauterie d'entrée et la tuyaute- communicating with the inlet piping and the pipe-
rie de sortie, et des cloisons placées dans la cavité et délimitant un trajet prédéterminé de circulation d'air dans la cavité entre la tuyauterie de sortie et outlet, and partitions placed in the cavity and delimiting a predetermined flow path of air in the cavity between the outlet pipe and
la tuyauterie d'entrée.the inlet piping.
Ainsi, l'invention concerne un dispositif Thus, the invention relates to a device
d'échange de chaleur avec le réservoir d'eau, de cons- of heat exchange with the water tank,
truction simple et peu coCteuse.simple and inexpensive truction.
Le réservoir est de préférence sous pression et il peut être analogue à de nombreux égards à un The reservoir is preferably under pressure and can be in many ways similar to a
chauffe-eau électrique domestique normal. normal domestic electric water heater.
Dans un mode de réalisation avantageux-de l'invention, les cloisons sont disposées de manière que l'air provenant du panneau collecteur solaire et In an advantageous embodiment of the invention, the partitions are arranged in such a way that the air coming from the solar collector panel and
qui pénètre dans la cavité circule d'abord sur la sur- which enters the cavity first flows over the
face d'une moitié du réservoir puis sur la surface de l'autre moitié. Lorsque le réservoir d'eau et le bottier isolant sont sous forme de corps cylindriques coaxiaux, les cloisons peuvent comprendre deux parois radiales qui sont raccordées à la paroi externe du réservoir et à la paroi interne du bottier, ces parois de séparation étant disposées dans un plan diamétral commun contenant face of one half of the tank then on the surface of the other half. When the water tank and the insulating casing are in the form of coaxial cylindrical bodies, the partitions may comprise two radial walls which are connected to the outer wall of the tank and to the inner wall of the casing, these partition walls being arranged in a common diametrical plane containing
l'axe du réservoir d'eau.the axis of the water tank.
De préférence, des capteurs de température sont associés respectivement au panneau collecteur d'énergie solaire et au réservoir respectivement, ces capteurs étant reliés à un thermostat différentiel destiné à commander le fonctionnement du ventilateur Preferably, temperature sensors are respectively associated with the solar energy collecting panel and the tank respectively, these sensors being connected to a differential thermostat for controlling the operation of the fan.
lorsque la différence entre les températures détec- when the difference between the temperatures detected
tées par les capteurs dépassent une valeur prédétermi- the sensors exceed a predetermined value.
née. Le réservoir d'eau peut en outre comporter un dispositif de chauffage sous forme d'une résistance électrique immergée, fonctionnant lorsque l'énergie solaire disponible ne suffit pas au chauffage convenable born. The water tank may further comprise a heating device in the form of a submerged electrical resistance, operating when available solar energy is not sufficient for adequate heating
de l'eau qui se trouve dans le réservoir. water in the tank.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la tuyauterie d'entrée et la tuyauterie de sortie du panneau collecteur sont raccordés à la cavité qui entoure le réservoir par l'intermédiaire d'un dis- positif distributeur ayant une entrée principale et In an advantageous embodiment of the invention, the inlet piping and the outlet pipe of the collector panel are connected to the cavity surrounding the tank via a distributor device having a main inlet and
une sortie principale d'air, ce dispositif distribu- a main air outlet, this distribution device
teur étant destiné à raccorder la tuyauterie d'entrée et la tuyauterie de sortie respectivement à la cavité being intended to connect the inlet piping and the outlet piping respectively to the cavity
et à l'entrée et à la sortie principales respective- and at the main entrance and exit respectively
ment de manière que l'air chauffé dans le panneau col- so that the heated air in the panel collects
lecteur puisse être utilisé directement ou aussi indi- reader can be used directly or indirectly
rectement pour le chauffage de l'eau qui se trouve dans directly for the heating of the water which is in
le réservoir.The reservoir.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la Other features and advantages of the invention will be better understood when reading the
description qui va suivre d'exemples de réalisation following description of examples of realization
et en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une coupe schématique d'un appareil de chauffage d'un premier mode de réalisation de l'invention; - la figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure i; - la figure 3 est une coupe schématique d'un and with reference to the accompanying drawings in which - Figure 1 is a schematic sectional view of a heater of a first embodiment of the invention; - Figure 2 is a section along the line II-II of Figure i; FIG. 3 is a schematic section of a
second mode de réalisation de l'invention. second embodiment of the invention.
Les références identiques sont utilisées sur les différentes figures pour la désignation d'éléments correspondants. The identical references are used in the various figures for the designation of corresponding elements.
La référence 1 désigne un panneau collecteur- Reference 1 denotes a collector panel
d'énergie solaire de type connu, ayant un conduit interne de circulation forcée d'air, le panneau ayant known type of solar energy, having an internal forced circulation duct of air, the panel having
une tuyauterie 2 d'entrée et une tuyauterie 3 de sor- inlet pipework and pipework
tie qui communiquent avec le conduit interne. which communicate with the internal duct.
Un réservoir d'eau 4 résistant à la pression, qui peut être analogue à tous égards à un chauffe-eau A water tank 4 resistant to pressure, which can be similar in all respects to a water heater
électrique domestique normal, a une tuyauterie 5 d'ali- normal domestic electric, has a 5
mentation destinée à transmettre de l'eau à la partie inférieure du réservoir et une tuyauterie 6 de retrait d'eau de la partie supérieure du réservoir. Un boîtier tion for transmitting water to the lower part of the tank and a pipe 6 for removing water from the upper part of the tank. A housing
7 d'une matière d'isolation thermique entoure le réser- 7 of a thermal insulation material surrounds the tank
voir 4, coaxialement, et est séparé de ce dernier par une cavité 8 (figure 2) qui communique par un canal 9 d'entrée et un canal 10 de sortie formés à la partie inférieure du bottier isolant 7, avec la tuyauterie 3 see 4, coaxially, and is separated from the latter by a cavity 8 (Figure 2) which communicates through an inlet channel 9 and an outlet channel 10 formed at the bottom of the insulating casing 7, with the pipe 3
de sortie d'air et la tuyauterie 2 d'entrée d'air res- air outlet and the air intake pipe 2
pectivement. Un ventilateur aspirant 11, entraîné par un moteur électrique 12, est placé dans la tuyauterie tively. A suction fan 11, driven by an electric motor 12, is placed in the piping
3 de sortie et est destiné à extraire l'air du panneau 1. 3 outlet and is intended to extract the air from the panel 1.
Deux parois radiales 13 qui se raccordent à la paroi externe du réservoir 4 et à la paroi interne du boîtier isolant 7 sont formées dans la cavité 8. Ces parois radiales 13 sont disposées dans un plan diamétral Two radial walls 13 which are connected to the outer wall of the tank 4 and to the inner wall of the insulating casing 7 are formed in the cavity 8. These radial walls 13 are arranged in a diametrical plane.
commun contenant l'axe longitudinal du réservoir 4. common containing the longitudinal axis of the tank 4.
La cavité 8 constitue en fait un échangeur de chaleur qui assure la transmission de la chaleur de l'air chauffé par l'nergie solaire et retiré du The cavity 8 is in fact a heat exchanger which transmits the heat of the air heated by the solar energy and removed from the
panneau 1 à l'eau du réservoir 4.Panel 1 to the water tank 4.
- Un thermostat différentiel 14 qui est relié au - A differential thermostat 14 which is connected to the
réseau 15 d'alimentation électriquea un capteur as- power supply network has a sensor
socié 16 de température placé près de la sortie d'air du panneau collecteur 1 et un capteur 17 de température company 16 placed near the air outlet of the collector panel 1 and a temperature sensor 17
placé dans la partie inférieure du réservoir 4. Le ther- placed in the lower part of the tank.
mostat différentiel 14 est r.elié électriquement au mo- differential mostat 14 is electrically connected to the
teur électrique 12 afin qu'il commande celui-ci lors- electric motor 12 so that it controls it when
que la différence entre lestempératuro détectée par that the difference between the weather detected by
les deux capteurs 16 et 17 dépasse une valeur prédéter- both sensors 16 and 17 exceed a predetermined value.
minée.undermined.
Un dispositif 18 de chauffage comprenant une A heating device 18 comprising a
résistance électrique immergée est placé dans le réser- immersed electrical resistance is placed in the
voir 4 et est relié au réseau 15 d'alimentation par see 4 and is connected to the power grid by
l'intermédiaire d'un commutateur manuel 19. Le dispo- through a manual switch 19. The provision of
sitif 18 de chauffage est alimenté par fermeture du commutateur 19 lorsque l'énergie solaire disponible ne suffit pas au chauffage convenable de l'eau contenue Heating system 18 is powered by closing the switch 19 when the available solar energy is not sufficient to properly heat the water contained
dans le réservoir 4.in the tank 4.
La commutation du fonctionnement du dispositif Switching device operation
18 de chauffage électrique peut être commandée automati- 18 electric heating can be ordered automatically
quement par le thermostat différentiel 14. only by the differential thermostat 14.
L'appareil de chauffage solaire représenté sur la figure 1 fonctionne de la manière suivante. Lorsque la différence entre les températures détectées par les The solar heater shown in Fig. 1 operates as follows. When the difference between the temperatures detected by the
capteurs 16, 17 dépasse la valeur prédéterminée indi- 16, 17 exceeds the predetermined value indicated
quée, le thermostat différentiel 14 commande le fonc- the differential thermostat 14 controls the function
tionnement du moteur 23 du ventilateur si bien que le ventilateur 11 assure la circulation forcée de l'air motor 23 of the fan so that the fan 11 ensures the forced circulation of air
dans le panneau collecteur 1. L'air chauffé par l'éner- in the collector panel 1. The air heated by the energy
gie solaire, dans le panneau 1, pénètre dans la cavité 8 par l'intermédiaire de la tuyauterie 3 de sortie et du canal 9 d'entrée. L'air remonte dans la cavité 8, The solar panel, in panel 1, enters the cavity 8 via the outlet piping 3 and the inlet channel 9. The air rises in the cavity 8,
longitudinalement, sur la surface de la moitié du ré- longitudinally, on the surface of half of the
servoir 4. A l'extrémité supérieure de ce réservoir, l'air passe à la partie supérieure de la cavité 8 entre la face d'extrémité supérbure du réservoir 4 et le 4. At the upper end of this tank, the air passes to the upper part of the cavity 8 between the upper end face of the tank 4 and the
bottier 7, puis descend longitudinalement dans la ca- box 7, then down longitudinally in the box
vité 8, dans l'autre sens, sur la surface de l'autre moitié du réservoir 4. L'air s'échappe de la cavité par le canal 10 de sortie et pénètre à nouveau dans 8, in the other direction, on the surface of the other half of the tank 4. The air escapes from the cavity through the outlet channel 10 and enters again into the
le panneau collecteur 1 par la tuyauterie 2 d'entrée. the collector panel 1 by the inlet pipework 2.
Le mode de réalisation de la figure 3 diffère de celui des figures 1 et 2 uniquement en ce que la tuyauterie 2 d'entrée et la tuyauterie 3 de sortie du panneau collecteur 1 communiquent avec les panneaux 10 et 9 respectivement par l'intermédiaire d'un dispositif The embodiment of Figure 3 differs from that of Figures 1 and 2 only in that the inlet pipe 2 and the outlet pipe 3 of the collector panel 1 communicate with the panels 10 and 9 respectively through a device
distributeur 20. Ce dernier est du type décrit et re- distributor 20. The latter is of the type described and
présenté dans la demande de brevet français n' 79.15 697 déposée le 19 juin 1979. Le dispositif distributeur 20 a une entrée principale 21 d'air et presented in the French patent application No. 79.15 697 filed June 19, 1979. The dispensing device 20 has a main air inlet 21 and
une sortie principale 22 d'air et est destiné à raccor- a main air outlet 22 and is intended to connect
der les tuyauteries 2 et 3 à l'entrée 21 et à la sortie 22 respectivement ainsi qu'aux canaux 10 et 9. Ainsi, l'air quittant le panneau collecteur 1 par la tuyauterie 3 de sortie peut être dirigé en totalité ou en partie, suivant le réglage du dispositif distributeur 20, vers la sortie principale 22 si bien qu'une partie au moins de l'air chauffé dans le panneau collecteur 1 peut être utiliséedirectement. Lorsqu'une partie ou la totalité du courant d'air circule dans la sortie 22, the pipes 2 and 3 at the inlet 21 and the outlet 22 respectively and the channels 10 and 9. Thus, the air leaving the collector panel 1 by the outlet pipe 3 can be directed in whole or in part , depending on the setting of the dispensing device 20, to the main outlet 22 so that at least a portion of the heated air in the collector panel 1 can be used directly. When part or all of the air flow circulates in the outlet 22,
une quantité correspondante d'air pénètre dans le dis- a corresponding amount of air enters the disc
positif distributeur 20 par l'entrée principale 21 et positive distributor 20 through the main entrance 21 and
circule dans la tuyauterie 2 d'entrée du panneau col- circulates in the inlet pipework 2 of the panel col-
lecteur.reader.
Le dispositif distributeur 20 permet l'utili- The dispensing device 20 allows the use
sation indirecte de l'air chauffé par le panneau col- indirectly the air heated by the panel
lecteur 1 pour le chauffage de l'eau du réservoir 4 et en même temps permet l'utilisation directe d'une reader 1 for heating the water of the tank 4 and at the same time allows the direct use of a
quantité réglée de cet air chauffé. set amount of this heated air.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent Of course, various modifications may be made by those skilled in the art to the devices that come
d'être décritsuniquement à titre d'exemple non limita- to be described only as a non-limita-
tif sans sortir du cadre de l'invention. tif without departing from the scope of the invention.
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Legal Events
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RE | Withdrawal of published application |