FR2506434A1

FR2506434A1 - Solar heating circuit using water tank - has floating solar panel and heat pump for use with swimming pool

Info

Publication number: FR2506434A1
Application number: FR8110197A
Authority: FR
Inventors: Michel Majer
Original assignee: TERMATUBE
Current assignee: TERMATUBE
Priority date: 1981-05-22
Filing date: 1981-05-22
Publication date: 1982-11-26
Also published as: FR2506434B3

Abstract

The heater utilises a water tank (1), such as an outdoor swimming pool, which, when not in use, has a floating solar panel (2) with water tubes (4-6). Water is pumped by the submersible pump (7) from one end of the tank to the other, passing through the solar collector. The heated water is drawn off from the warm zone and pumped through a heat pump where the heat is upgraded and extracted from the condenser (10) for use in a central heating circuit (12). A convential boiler (14) is provided, for the supply of additional heat when required.

Description

la présente invention a trait au domaine des procédés et dispositifs visant aux économies d'énergie qui, faisant appel au rayonnement calorifique du soleil, utilisent les calories pour la production d'eau chaude. Elle concerne tout spécialement une installation intégrée pour le réchauffage de l'eau à partir d'un bassin ou bac tampon situé 9 proximité du lieu d'utilisation de l'eau chaude. the present invention relates to the field of energy saving methods and devices which, using the heat radiation from the sun, use calories for the production of hot water. It especially relates to an integrated installation for heating water from a basin or buffer tank located 9 near the place of use of hot water.

On a décrit jusqu a ce jour et tenté la commercialisation de nombreux dispositifs et systèmes visant a capter 11 énergie solaire et à utiliser cette dernière, éventuellement après stockage, comme moyen de substitution partielle aux sources d'énergie maintenant classiques telles que électricité, fuel, charbon, gaz ...etc. Hitherto, numerous devices and systems have been described and attempted to market, aiming to capture solar energy and to use it, possibly after storage, as a means of partial substitution for the now conventional energy sources such as electricity, fuel, coal, gas ... etc.

Pour ce qui est de la transmission, directe ou indirecte, à un fluide caloporteur, de la chaleur solaire, on a essentiellement proposé ltusage de capteurs solaires de grande dimension comportant le plus souvent dans leur structure des canalisations au sein desquelles circule le fluide absorbeur de calories ou transmettant énergie rayonnante reçue à des accumulateurs du type piles photovoltaiques ou analogues. With regard to the transmission, direct or indirect, to a heat transfer fluid, of solar heat, the use of large-scale solar collectors has essentially been proposed, most often comprising in their structure pipes within which the absorbent fluid circulates. calories or transmitting radiant energy received to accumulators such as photovoltaic cells or the like.

Ces capteurs solaires, qui peuvent revêtir des formes diverses telles que panneaux orientables, tuiles solaires ou autres, exigent une technicité particuliere et sont d'un coût qui, actuellement, n'est pas toujours compétitif et exige une longue période d'amortissement
En outre, ces matériels sont généralement encombrants et nuisent à l'esthétique de l'environnement, comme cela est le cas par exemple des vastes panneaux disposés sur la toiture des maisons dites "solaires".These solar collectors, which can take various forms such as orientable panels, solar tiles or others, require a particular technicality and are of a cost which, currently, is not always competitive and requires a long period of amortization
In addition, these materials are generally bulky and harm the aesthetics of the environment, as is the case for example of the large panels arranged on the roofs of so-called "solar" houses.

L'invention, tout en se plaçant dans le cadre précite du -transfert direct de la chaleur solaire à un fluide tel quéPde LeYeemaglZ a pour but de remédier en bonne partie, aux inconvénients susvisés en suggérant un nouveau moyen de transfert permettant la mise en oeuvre de capteurs solaires de coût plus accessible et de manipulation facile et autorisant, en outre, la possibilité d'usage direct des nombreux plans d'eau, naturels ou artificiels, à proximité de lieux d'emploi de fluide caloporteur. The invention, while being placed in the aforementioned framework of the direct transfer of solar heat to a fluid such as LeYeemaglZ quéPde aims to remedy much of the above drawbacks by suggesting a new means of transfer allowing the implementation solar collectors of more accessible cost and of easy handling and authorizing, moreover, the possibility of direct use of the numerous water bodies, natural or artificial, near places of employment of heat transfer fluid.

Pour parvenir à ces buts et à d'autres qui apparaîtront au cours de la présente description, l'invention propose un nouveau systeme d'utilisation d'énergie solaire pour le rechauffage d'une eau directement utilisable pour le chauffage de locaux ou la production d'eau sanitaire. To achieve these aims and others which will appear during the present description, the invention proposes a new system for using solar energy for heating water directly usable for space heating or production. sanitary water.

L'installation selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte essentiellement : un réservoir de grande superficie, rempli d'eau dont la surface est recouverte par un ensemble de capteurs solaires flottants amovibles, munis d'espaces creux reliés à deux collecteurs d'extrémité du réservoir et dans lesquels on fait circuler l'eau de ce dernier ; à proximité, une pompe à chaleur dont le compartiment d'entrée est alimenté par l'eau réchauffée du réservoir alors que la sortie est reliée à des canalisations d'eau sanitaire et/ou de chauffage central d'un local ou habitation. The installation according to the invention is characterized in that it essentially comprises: a large area tank, filled with water, the surface of which is covered by a set of removable floating solar collectors, provided with hollow spaces connected to two collectors end of the tank and in which water is circulated from the latter; nearby, a heat pump, the inlet compartment of which is supplied with water heated from the tank while the outlet is connected to domestic water and / or central heating pipes in a room or house.

Le réservoir d'eau, qui sert de bac-tampon absorbeur de calories, peut être constitué par tout bassin situé à proximité des lieux où l'on a l'intention d'utiliser les calories emmagasinées par le fluide du bac. The water tank, which serves as a caloric absorbing tank, can be constituted by any basin located near the places where it is intended to use the calories stored by the fluid of the tank.

Il peut s'agir par exemple d'un bac, d'un étang ou, plus avantageusement encore, d'une piscine disposée près d'un local d'exploitation ou d'habitation.It may for example be a tank, a pond or, more advantageously still, a swimming pool arranged near an operating or residential premises.

Conformément à l'invention, on dispose sur la surface de l'eau du bassin un dispositif jouant le rôle de capteur solaire flottant, de préférence apte à être enroulé ou déroulé facilement notamment dans le cas où le bassin est utilisé partiellement comme piscine. Un tel dispositif peut être constitué, par exemple, par un ensemble unitaire en matière plastique souple de couleur sombre (corps noir) composé de séries de tuyaux parallèles reliés entre eux par une membrane ou noyés dans cette dernière. Cet ensemble est supporté par un tapis flottant, par exemple en matière plastique expansée comme une mousse de polyéthy lène ou analogue.Selon une variante, le support servant de flotteur et le capteur splaire sont réalisés en une structure unitaire comportant une semelle en plastique expansé surmontée d'un matelas en plastique souple dans lequel sont prévus des canaux communiquant entre eux pour la circulation de l'eau. In accordance with the invention, a device is provided on the surface of the water in the basin that acts as a floating solar collector, preferably able to be rolled up or unwound easily, in particular in the case where the basin is used partially as a swimming pool. Such a device can be constituted, for example, by a unitary assembly of flexible plastic material of dark color (black body) composed of series of parallel pipes connected together by a membrane or embedded in the latter. This assembly is supported by a floating mat, for example made of expanded plastic material such as polyethylene foam or the like. According to a variant, the support serving as a float and the splar sensor are made in a unitary structure comprising an expanded plastic sole topped a flexible plastic mattress in which there are channels communicating with each other for the circulation of water.

Selon une caractéristique du procédé, on puise l'eau du bassin
/ou plusieurs en un/point5dotm4 à l'aide de pompe ou analogue, pour la faire circuler lentement dans les espaces creux du capteur solaire qui débouchent, à chaque extrémité du bac dans des collecteurs et l'on créé ainsi, d'un côté à l'autre du bassin une répartition aussi uniforme que possible de liteau sur la surface d'absorption des calories solaires.According to a characteristic of the process, water is drawn from the basin
/ or several in one / point5dotm4 using a pump or the like, to make it circulate slowly in the hollow spaces of the solar collector which open, at each end of the tank in collectors and it is thus created, on one side on the other side of the basin a distribution as uniform as possible of batten on the surface of absorption of solar calories.

Comme dit ci-dessus, un dispositif du type pompe à chaleur dont le principe et le fonctionnement sont bien connus en soi, avec circuit central à liquide frigorigène, est installé à proximité du bassin et reçoit dans son compartiment d'entrée l'eau réchauffée du bassin. la vaporisation puis la compression du liquide frigorigène provoquent une élévation de température avec cession de la chaleur générée au fluide qui circulé dans le compartiment de sortie et qui, dans le cas de l'invention, peut être constitué par un circuit de chauffage central ou de distribution d'eau sanitaire pour local et/ou habitåtion. As said above, a device of the heat pump type, the principle and operation of which are well known per se, with a central refrigerant circuit, is installed near the basin and receives the heated water in its inlet compartment. of the pelvis. the vaporization and then the compression of the refrigerant cause a rise in temperature with transfer of the heat generated to the fluid which circulates in the outlet compartment and which, in the case of the invention, can be constituted by a central heating circuit or distribution of sanitary water for premises and / or habitåtion.

Le principe et un mode de réalisation non limitatif de l'invention sont illustrés sur les dessins de la planche annexée qui représentent très schématiquement . Figure 1 : une installation d'utilisation d'énergie solaire selon
l'invention ; . Figure 2 : une vue longitudinale de la surface bassin d'eau servant
de bac-tampon absorbeur de calories . Figures 3 à 6 : quelques modes non limitatifs de réalisation de capteurs
solaires souples aptes à etre utilisés sur la surface
du bassin.The principle and a nonlimiting embodiment of the invention are illustrated in the drawings of the appended plate which represent very schematically. Figure 1: an installation using solar energy according to
the invention; . Figure 2: a longitudinal view of the surface of the water basin used
of calorie-absorbing buffer tank. Figures 3 to 6: some non-limiting embodiments of sensors
flexible sunglasses suitable for use on the surface
of the pelvis.

Selon la réalisation de principe des figures 1 et 2, le bassin d'eau -constitué avantageusement par une piscine 1- est recouvert en période de non utilisation par un tapis flottant 2 en matière plastique expansée servant de support à un réseau 3 de capteurs solaires, muni de tubes 4 qui sont tous reliés à des collecteurs 5, 6 disposés aux extrémités de la piscine. Ce réseau est amovible et peut être par exenple enroulé pendant l'utilisation de la piscine ; toutefois, une réalisation en matériau rigide peut être envisagée lorsqu'il s'agit de recouvrir un lac ou bassin analogue. According to the principle embodiment of FIGS. 1 and 2, the water basin -constituted advantageously by a swimming pool 1- is covered during periods of non-use by a floating mat 2 made of expanded plastic material serving as support for a network 3 of solar collectors , provided with tubes 4 which are all connected to collectors 5, 6 arranged at the ends of the pool. This network is removable and can for example be rolled up during the use of the pool; however, an embodiment of rigid material can be envisaged when it comes to covering a lake or similar basin.

Au moyen d'un dispositif de pompage du type pompe immergée 7, ou système de même fonction disposé à l'extérieur du bassin, on oblige l'eau à circuler d'une extrémité à l'autre du réservoir en passant par le collecteur 5 puis la série des canaux 4 du capteur solaire pour aboutir au collecteur 6 puis en un point quelconque p du bassin. L'eau réchauffée est puisée en ce point pour alimenter l'entrée 8 d'une pompe à chaleur à compartiment frigorigène 9 dont la sortie 10 est branchée sur un réseau de canalisations 11 alimentant un chauffage central à radiateurs 12, avec circulateut 13. Bien entendu, ce réseau de chauffage peut être avantageusement couplé à une chaudière traditionnelle 14 fournissant les calories d'appoint, si nécessaire. By means of a pumping device of the submerged pump type 7, or system of the same function arranged outside the basin, the water is forced to flow from one end to the other of the tank passing through the collector 5 then the series of channels 4 of the solar collector to reach the collector 6 and then at any point p of the basin. The heated water is drawn at this point to supply the inlet 8 of a refrigerant compartment heat pump 9, the outlet 10 of which is connected to a network of pipes 11 supplying central heating with radiators 12, with circulator 13. Good understood, this heating network can be advantageously coupled to a traditional boiler 14 supplying the additional calories, if necessary.

Quelques modes de réalisation illustratifs de capteurs solaires souples sont représentés sur les dessins, par exemple sous la forme de tubes reliés par entretoises (figure 3), de feuille plastique soudée par points et laissant des espaces creux à intervalles réguliers (figure 4), de structure alvéolaire à microcanaux au centre (figure 5), le matériau plastique étant réalisé en couleur sombre, de préférence noire pour favoriser l'absorption du rayonnement calorifique solaire. La figure 6 illustre un matériau sandwich en matière plastique unitaire dont la structure comprend : une base 15 en mousse de faible densité dans laquelle sont noyés des canaux 16 et qui est recouverte d'une feuille noire 17 en chlorure de polyvinyle ou analogue. Some illustrative embodiments of flexible solar collectors are represented in the drawings, for example in the form of tubes connected by spacers (FIG. 3), of plastic sheet welded by spots and leaving hollow spaces at regular intervals (FIG. 4), alveolar structure with microchannels in the center (Figure 5), the plastic material being produced in a dark color, preferably black to promote the absorption of solar heat radiation. FIG. 6 illustrates a unitary plastic sandwich material, the structure of which comprises: a base 15 of low density foam in which channels 16 are embedded and which is covered with a black sheet 17 of polyvinyl chloride or the like.

Bien entendu, l'invettion n'est pas limitée à ces types de mises en oeuvre et s 'étend à tous les moyens techniques de fonctions équivalentes. Of course, the invettion is not limited to these types of implementations and extends to all technical means of equivalent functions.

Claims

1. Installation for the recovery of solar energy and the production of hot water necessary for a room or house, characterized in that it comprises: a large area tank, filled with water, the surface of which is covered by a set of removable floating solar collectors, provided with hollow spaces connected to two end collectors of the tank and in which the water of the latter is circulated; nearby, a heat pump, the inlet compartment of which is supplied with water heated from the tank while the outlet is connected to domestic water and / or central heating pipes in a room or house.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the solar collectors are constituted by series of parallel pipes connected to each other by spacer or embedded in a flexible plastic structure of black color, this flat assembly being placed on a float constituted by an expanded plastic mattress.

3. Installation according to claim 2 / characterized in that the solar collectors and the float serving as support are produced in the same unitary structure.

4. Installation according to any ur.e of claims 1 to 3, characterized in that the circulation of water is assumed from one end to the other of the tank, by pumping or the like, so that the major part water from the container is gradually and evenly distributed in the hollow spaces or pipes of the solar collectors.

5. Installation according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the large water tank, which serves as a buffer tank for the heat exchange, consists of a swimming pool whose heated water is used to supply at least partially via said heat pump, the heating circuit or the distribution of sanitary water for the house located nearby.