FR2492958A1 - Chauffe-eau solaire a thermosiphon - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE LES CHAUFFE-EAU SOLAIRES. ELLE SE RAPPORTE A UN CHAUFFE-EAU SOLAIRE FORME PAR DES BANDES SOUPLES AYANT DES TUBES 10 QUI SONT RACCORDES A UNE PREMIERE EXTREMITE A UN COLLECTEUR 16 D'ENTREE ET, A L'AUTRE EXTREMITE, A LA PARTIE SUPERIEURE D'UN RESERVOIR 17 DE STOCKAGE PLACE DANS UNE ISOLATION THERMIQUE. UNE TUYAUTERIE 18 FERME LE CIRCUIT LORS DE LA CIRCULATION DE L'EAU PAR CONVECTION, LE RESERVOIR DE STOCKAGE ETANT A UN NIVEAU SUPERIEUR A CELUI DU COLLECTEUR D'ENTREE. APPLICATION AUX CHAUFFE-EAU SOLAIRES POUR LE CHAUFFAGE DOMESTIQUE DE L'EAU.
Description
La présente invention concerne un chauffe-eau
solaire à thermosiphon.
On connatt déjà l'utilisation d'énergie solaire pour le chauffage de l'eau dans une installation qui met en oeuvre la tendance de l'eau à présenter une stratifi- cation en fonction de la température pour assurer une
circulation naturelle. Les chauffe-eau solaires à circu-
lation naturelle qui sont connus ont une surface rigide
d'absorption d'énergie solaire formée par plusieurs passa-
ges de circulation de fluide placés dans un plan dirigé vers le soleil et reliés par des collecteurs d'entrée et de sortie, ce dernier se trouvant plus haut que le premier. Un réservoir de stockage est suspendu près du
collecteur supérieur ou de sortie ou au-dessus de celui-
ci et forme un réservoir dans lequel l'eau chaude s'élève.
L'eau froide est introduite dans le collecteur inférieur ou d'entrée et remonte dans l'installation lorsqu'elle s'échauffe dans l'absorbeur, et l'eau tiède est retirée du réservoir de stockage à la demande. Une tuyauterie
de retour renvoie l'eau du collecteur supérieur au col-
lecteur inférieur. Des tubes rigides sont habituellement
utilisés dans l'absorbeur, de même qu'une matière plas-
tique rigide très mouillée ayant de nombreux canaux con-
ducteurs très rapprochés. Dans tous les cas, l'absor-
beur rigide connu est relativement lourd et encombrant et sa manipulation, pendant l'expédition et le stockage,
est difficile.
L'invention concerne un chauffe-eau solaire qui met en oeuvre le principe d'une circulation naturelle mais qui ne présente aucun des inconvénients de mauvaise
utilisation de l'espace occupé qui caractérise les ensem-
bles connus.
Un chauffe-eau solaire à thermosiphon selon l'in-
vention est destiné à être roulé sur lui-même avant la mise en place. Il comporte un collecteur d'entrée dans
lequel l'eau d'alimentation peut être introduite. Un ab-
sorbeur solaire est incorporé et comporte au moins une bande élastomère souple et allongée, comprenant plusieurs tubes qui alternent avec des joues séparables de connexion,
tous les tubes d'absorption pouvant être reliés en paral-
lèle au collecteur d'entrée. Un réservoir de stockage et un collecteur de sortie ont un volume bien supérieur à celui du collecteur d'entrée et permettent le retrait d'eau chaude, et tous les tubes de l'absorbeur peuvent
être reliés en parallèle par rapport au réservoir de sto-
ckage. Une tuyauterie de retour est incorporée et relie le réservoir de stockage au collecteur d'entrée afin qu'une
boucle fermée soit formée dans l'absorbeur par leur inter-
médiaire. Dans un mode de réalisation avantageux, une isolation thermique entoure le réservoir de stockage et
un bottier rigide est placé au-dessus du réservoir isolé.
L'avantage principal d'un ensemble selon l'in-
vention est que l'absorbeur solaire souple peut être en-
roulé autour du collecteur d'entrée et du réservoir de stockage pendant l'expédition et le stockage. Tous les
éléments nécessaires du chauffe-eau solaire à circula-
tion naturelle ou par convection sont donc incorporés dans un ensemble enroulé léger et peu encombrant qui peut
être commodément stocké et manipulé puis facilement dérou-
lé à l'emplacement de la construction.
D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-
tion seront mieux compris à la lecture de la description
qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en plan de l'ensemble
selon l'invention, déroulé dans sa configuration de tra-
vail; la figure 2 est une perspective en coupe partielle agrandie d'une bande de l'absorbeur solaire, comprenant des tubes;
la figure 3 est une coupe longitudinale du réser-
voir de stockage ou du collecteur de sortie de l'ensemble;
la figure 4 est une coupe transversale du réser-
voir de stockage ou collecteur de sortie de l'ensemble; la figure 5 est une perspective avec des parties
arrachées du réservoir de stockage et de l'extrémité supé-
rieure de l'ensemble; et la figure 6 est une perspective du réservoir de stockage et de l'extrémité supérieure de l'ensemble
placé sur une toiture.
Comme indiqué sur les figures 1 et 2, plusieurs bandes 10 à tubes sont placées côte à côte et forment une surface souple et allongée d'absorbeur solaire, ayant par exemple 0,6 m de largeur et 3 m de longueur. Chacune
des bandes est formée par extrusion d'un élastomère sou-
ple tel qu'un polymère d'éthylène-propylène-diène mono-
mère ou autre, comme décrit dans le brevet des Etats-
Unis d'Amérique n' 4 176 657. Dans chaque bande, plu-
sieurs tubes 11 alternent avec des joues 12 de connexion qui sont séparées des tubes 11 le long de lignes 13 de déchirure. Tous les tubes 11 sont dégagés des joues 12 aux extrémités opposées 11A et 11B comme indiqué sur la figure 1. La face inférieure de chaque bande peut avoir
plusieurs saillies souples 14 qui forment plusieurs ca-
vités 15 divergeant vers l'intérieur, et la bande peut
être fixée à une base par une couche de mastic qui pé-
nètre dans les cavités 15 et maintient la bande de manière amovible.
Un collecteur d'entrée 16 est placé à une pre-
mière extrémité de-l'ensemble et tous les tubes 11 de l'absorbeur sont reliés en parallèle à ce collecteur par
des trous distants formés dans la paroi de ce collecteur.
Le collecteur d'entrée peut être formé par une tuyauterie
de matière plastique, de préférence rigide. On peut utili-
ser entre les tubes 11 et le collecteur d'entrée 16 un
dispositif de raccordement à élément rapporté particu-
lièrement avantageux, décrit dans la demande de brevet
des Etats-Unis d'Amérique n0 17 728 d&pos6e le 5 mars 1979.
De l'eau d'alimentation relativement froide peut pénétrer à une première extrémité du collecteur 16 d'entrée comme
indiqué sur la figure 1.
A l'extrémité opposée de l'absorbeur solaire, les tubes 11 de celui-ci sont reliés de manière analogue à un collecteur rigide de sortie de volume bien supérieur à celui du collecteur d'entrée 16 et qui joue donc le rôle d'un réservoir 17 de stockage. Les trous 18 es- pacés longitudinalement dans le réservoir 17 permettent la communication des tubes 11 de 1'absorbeur solaire avec
l'intérieur du réservoir, de préférence par l'intermé-
diaire des dispositifs de raccordement à élément rapporté indiqués précédemment. Après installation, les trous 18 se trouvent à la partie supérieure du réservoir 17 comme
indiqué sur la figure 4. A une première extrémité du ré-
servoir 17, près de sa paroi cylindrique, une tuyauterie
18'de retour débouche à l'extrémité du collecteur 16 d'en-
trée, opposée à l'extrémité à laquelle l'eau d'alimenta-
tion est introduite. La tuyauterie 13' de retour peut être formée de matière plastique et elle peut être souple ou rigide.
Lorsque l'ensemble est mis en place, la conne-
xion entre la tuyauterie 18' de retour et le réservoir
17 de stockage se trouve à une hauteur relativement fai-
ble dans le réservoir comme indiqué sur la figure 4. L'eau tiède est retirée du réservoir 17 de stockage par une
tuyauterie 19 de sortie, à l'extrémité du réservoir oppo-
sée à celle qui communique avec la tuyauterie18' de retour et à un niveau plus élevé. Selon le principe bien connu de la circulation naturelle par convection, l'eau douce
froide introduite à partir d'une réserve dans le collec-
teur d'entrée 16 remonte dans les bandes 10 de tubes de l'absorbeur et se stratifie dans le réservoir 17 de sto-_ ckage. L'eau relativement froide qui se trouve à la partie
inférieure du réservoir 17 revient par effet de thermo-
siphon par la tuyauterie 18' dans le collecteur 16 d'entrée et continue à circuler en boucle fermée, alors que l'eau tiède qui est produite par l'installation est retirée à la partie supérieure du réservoir 17 de stockage par la tuyauterie 19 de sortie. Une enceinte munie d'un vitrage peut être placée au-dessus de l'absorbeur solaire afin
qu'elle donne un effet de serre et accroisse la tempé-
rature de l'eau dans l'installation. Le vitrage peut être formé par un film placé au-dessus de l'absorbeur avant son montage, ou il peut être placé dans un bottier rigide
séparé qui ne fait pas partie de l'ensemble selon l'in-
vention, afin que celui-ci conserve sa souplesse carac-
téristique. Selon l'invention, le réservoir 17 de stockage est entouré par une isolation 20, par exemple un feutre
de fibres de verre de densité moyenne de 5 cm. Cette iso-
lation est découpée afin qu'elle corresponde aux dimensions du réservoir 17 et elle recouvre celui-ci à ses extrémités ainsi qu'autour de sa paroi cylindrique. Une enceinte rigide 21 de matière plastique formée préalablement est placée au-dessus du réservoir et autour de l'isolation et est ouverte à sa partie inférieure tournée vers une plaque 22 d'isolation placée au-dessous comme indiqué sur la figure 4. Un flasque périphérique 21A peut dépasser
de la base de l'enceinte 21 afin qu'elle permette le mon-
tage sur la surface d'un toit comme indiqué sur la figure 6. Le flasque peut recouvrir les éléments de revêtement du toit afin que l'ensemble évacue facilement l'eau, et des enjoliveurs classiques peuvent être utilisés le cas échéant. Le bord inférieur 23 de l'enceinte 21 se trouve à un niveau légèrement supérieur à celui des autres bords afin que les tubes 11 de l'absorbeur puissent pénétrer comme indiqué sur la figure 4. Une bande de mousse peut être appliquée au-dessus de ce bord inférieur, autour des tubes inférieurs afin que l'orifice soit fermé de
manière étanche.
Le chauffe-eau selon l'invention est fabriqué avec le collecteur d'entrée 16 et le réservoir fermé de stockage 17 relié aux bandes 10 de tube, mais sans la
tuyauterie 18'de retour. En conséquence, l'absorbeur sou-
ple formé par les bandes 10 peut être enroulé autour de l'enceinte 21 avec le collecteur 16 d'entrée, l'ensemble enroulé étant léger et peu encombrant et pouvant être facilement stocké et expédié. L'absorbeur est dr-uil à l'emplacement de la construction et il est fixé à la toiture ou à un panneau 22 d'isolation placé au-dessous par un mastic. Le réservoir de stockage est monté par le flasque 21A de son enceinte 21 et la tuyaulterie I' de retour est reliée comme décrit précédemment. Une barite de mousse est placée afin qu'elle ferme de ranière étanche
l'orifice sous le bord 23-de l'enceinte.
Un ensemble úealisé comme décrit précédemment est plus léger et moins coûteux que les ensembles rigides
formant absorbeurs de type connu, mais surtout l'utilisa-
tion de l'espace permis lors de l'expédition et du stockage
est bien plus efficace.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement-à titre d'exemples
non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention.
Claims (6)
1. Chauffe-eau solaire à thermosiphon destiné à
être enroulé sur lui-même avant son installation, carac-
térisé en ce qu'il comprend (a) un collecteur d'entrée (16) dans lequel de l'eau d'alimentation peut être introduite, (b) un absorbeur solaire. comprenant au moins une bande élastomère souple et allongée (10) comprenant
plusieurs tubes (11) qui alternent avec des joues sépara-
bles <12) de connexion, tous les tubes étant destinés à être reliés en parallèle au collecteur d'entrée, (c) un réservoir de stockage et collecteur de
sortie (17) de volume nettement supérieur à celui du col-
lecteur d'entrée et à partir duquel de l'eau chaude peut être retirée, tous les tubes de l'absorbeur étant destinés à être reliés en parallèle au réservoir de stockage, et (d) une tuyauterie de retour (18') destinée à relier le réservoir de stockage au collecteur d'entrée
afin qu'un circuit en boucle fermée soit réalisé par l'in-
termédiaire de l'absorbeur.
2. Chauffe-eau selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une isolation thermique (20) entoure le réservoir
de stockage (17).
3. Chauffe-eau selon la revendication 2, caractérisé
en ce qu'il comporte un bottier rigide (21) placé au-
dessus du réservoir isolé de stockage.
4. Chauffe-eau solaire à thermosiphon destiné à être enroulé sur lui-même avant installation, caractérisé en ce qu'il comprend ta) un collecteur tubulaire d'entrée (16) à une première entrée duquel de l'eau d'alimentation peut être introduite et ayant des trous distants longitudinalement dans sa paroi, (b) un absorbeur solaire comprenant plusieurs bandes souples parallèles et allongées (10) ayant chacune
plusieurs tubes (11) qui alternent avec des joues de liai-
son qui sont séparables des tubes le long de lignes (13) de déchirure, tous les tubes de l'absorbeur étant séparés des joues à une première extrémité des bandes et étant raccordés en parallèle au collecteur d'entrée par des trous espacés formés dans la paroi du collecteur d'entrée, (c) un réservoir de stockage et collecteur de sortie (17) de forme tubulaire rigide, ayant un volume nettement supérieur à celui du collecteur d'entrée et ayant des trous longitudinalement espacés dans sa paroi, tous les tubes de l'absorbeur étant séparés des joues à l'extrémité des bandes opposées à la première extrémité, ces extrémités opposées étant reliées en parallèle au réservoir de stockage par les trous espacés dans la paroi de ce réservoir, (d) un dispositif (19) de retrait d'eau à une première extrémité du réservoir de stockage, (e) une isolation thermique (20) entourant le réservoir de stockage, (f) un bottier rigide (21) placé au-dessus du réservoir isolé de stockage et destiné à être monté sur une base, et (g) une tuyauterie de retour (18') destinée à
relier le réservoir de stockage à l'extrémité du collec-
teur d'entrée opposée à celle dans laquelle l'eau d'ali-
mentation peut être-introduite afin que l'ensemble forme
une boucle fermée passant par l'absorbeur.
5. Chauffe-eau selon la revendication 6, caractérise en ce qu'il comporte un panneau (22) d'isolation placé
au-dessous de l'absorbeur solaire.
6. Chauffe-eau selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'absorbeur solaire est fixé au panneau (22)
d'isolation par un mastic.
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