FR2514477A1 - Solar heat collector with hot water storage - has primary circuit steam pressure-pump in heat storage pressure vessel - Google Patents
Solar heat collector with hot water storage - has primary circuit steam pressure-pump in heat storage pressure vessel Download PDFInfo
- Publication number
- FR2514477A1 FR2514477A1 FR8201046A FR8201046A FR2514477A1 FR 2514477 A1 FR2514477 A1 FR 2514477A1 FR 8201046 A FR8201046 A FR 8201046A FR 8201046 A FR8201046 A FR 8201046A FR 2514477 A1 FR2514477 A1 FR 2514477A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- chamber
- valve
- liquid
- exchanger
- absorber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
- F24D17/0015—Domestic hot-water supply systems using solar energy
- F24D17/0021—Domestic hot-water supply systems using solar energy with accumulation of the heated water
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S60/00—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors
- F24S60/30—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors storing heat in liquids
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S60/00—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors
- F24S60/10—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors using latent heat
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/20—Solar thermal
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/70—Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Abstract
Description
La présente invention concerne un appareil pour la préparation d'eau chaude sanitaire à partir de la chaleur fournie par un capteur solaire plan, le capteur, la pompe et le réservoir de stockage étant rassemblés sous forme compacte. The present invention relates to an apparatus for the preparation of domestic hot water from the heat supplied by a flat solar collector, the collector, the pump and the storage tank being combined in compact form.
Les systèmes les plus simples pour la préparation de l'eau chaude sanitaire comportent un capteur plan et un réservoir de stockage situé juste au-dessus du capteur plan, 1' échange de chaleur entre le capteur et le-dit réservoir se faisant par thermosiphon. Ces systèmes présentent plusi.eurs inconvénients
- l'ensemble de l'appareil n'est pas esthétique et s'intègre difficilement dans l'enviyounement architectural
la stabilité de l'apparei.l est mauvaise car l'élément le plus lourd ( le réservoir3 est situé en haut,
- la résistance au vent n'est pas touåours bonne,
- le rendement du capteur est réduit car la vitesse de circulation du liquide dans l'absorbeur est plus faible que dans une installation ayant une circulation forcée du liquide caloporteur.The simplest systems for the preparation of domestic hot water comprise a flat collector and a storage tank situated just above the flat collector, the heat exchange between the collector and the said tank being made by thermosyphon. These systems have several disadvantages
- the whole device is not aesthetic and is difficult to integrate into the architectural environment
the stability of the device is poor because the heaviest element (the tank 3 is located at the top,
- the wind resistance is not always good,
- The efficiency of the sensor is reduced because the speed of circulation of the liquid in the absorber is lower than in an installation having a forced circulation of the heat-transfer liquid.
On connait également des appareils pour la préparation d'eau chaude sanitaire comportant un capteur plan et un réservoir de stockage situé au même niveau que le capteur plan et placé dans l'espace disponible à l'arrière du capteur, dans ces appareils le transfert de chaleur entre le capteur et le réservoir est en général assuré par une pompe électrique commandée par une régula tion électronique assurant la mise en marche de la pompe quand l'échauffement de l'eau du réservoir est possible. There are also known devices for the preparation of domestic hot water comprising a flat sensor and a storage tank located at the same level as the flat sensor and placed in the space available at the rear of the sensor, in these devices the transfer of heat between the sensor and the tank is generally provided by an electric pump controlled by an electronic regulation ensuring the starting of the pump when the heating of the water of the tank is possible.
Ces systèmes ont l'inconvénient d'être dépendants du réseau d'alimentation électrique et ont un prix de revient nettement plue élevé que les dispositifs à thermosiphone
On connaît également des installations constituées d'un capteur solaire et d'un réservoir de stockage d'eau chaude comportant un échangeur de chaleur, l'échangeur et l'absorbeur du Capteur constituant un circuit primaire contenant un fluide en équilibre liquide - vapeur, 1 échange de chaleur entre l'insolateur et l'é- changeur du réservoir se faisant par vaporisation et condensation (caloduc); ces installations n'ont pas un rendement satisfaisant lorsque le capteur solaire et le réservoir sont situés à un même niveau car l'échange inverse est possible : le capteur refroidissant le réservoir durant la nuit.These systems have the disadvantage of being dependent on the power supply network and have a significantly higher cost price than thermosiphone devices.
There are also known installations consisting of a solar collector and a hot water storage tank comprising a heat exchanger, the exchanger and the absorber of the collector constituting a primary circuit containing a fluid in liquid-vapor equilibrium, 1 heat exchange between the insolator and the tank exchanger by vaporization and condensation (heat pipe); these installations do not perform satisfactorily when the solar collector and the tank are located at the same level because the reverse exchange is possible: the collector cools the tank overnight.
L'appareil objet de la présente invention a les avantages d'un système compact comportant une circulation forcée produite par une pompe : esthétique, stabilité, rendement élevé, tout en étant autonome, fiable et d'un prix de revient peu élevé
Cet appareil comprend en association izn ccpteur salaire plan, un réservoir de stockage de liquide chaud Sitl≈ au meme niveau que le-dit capteur dans l'espace disponible à l'arrière du capteur et comprenant un échangeur de chaleur. une pompe autonome de mise en circulation d'un fluide catoporteur e équilibre liquide vapeur dans le circuit primaire de l'installation constitué du capteur, de l'échangeur du réservoir de stockage et de la-dite pompe. Cette pompe utilise la différence entre la pression de vapeur de la partie du fluide en contact avec 'absorbeur du capteur solaire, et la pression de vapeur au fluide en contact avec l'é- changeur du réservoir de stockage, pour provoquer la mise en circulation des fluBes de l'installation.The device object of the present invention has the advantages of a compact system comprising a forced circulation produced by a pump: aesthetics, stability, high efficiency, while being autonomous, reliable and of a low cost price.
This device comprises in association izn ccpteur salary plan, a hot liquid storage tank Sitl≈ at the same level as the said sensor in the space available at the rear of the sensor and comprising a heat exchanger. an autonomous pump for circulating a coolant e vapor vapor balance in the primary circuit of the installation consisting of the sensor, the exchanger of the storage tank and the said pump. This pump uses the difference between the vapor pressure of the part of the fluid in contact with the absorber of the solar collector, and the vapor pressure of the fluid in contact with the exchanger of the storage tank, to cause circulation. installation fluBes.
Dans un mode préférentiel de réalisation, le réservoir a une face plane placée contre la face arrière de l'insolateur de façon à réduire le volume et à bénéficier de l'isolation thermique du capteur pour isoler une partie de Wa surface du réservoir, cette position confère également une meilleure stabllité à l'ensemble et une résistance au vent accrue. In a preferred embodiment, the reservoir has a flat face placed against the rear face of the insolator so as to reduce the volume and to benefit from the thermal insulation of the sensor to isolate part of the surface of the reservoir, this position also gives better stability to the whole and increased wind resistance.
La pompe est constituée des éléments suivants
- une première chambre qui communique avec la partie supérieure de l'absorbeur du capteur solaire,
- une deuxième chambre qui est située à un niveau plus élevé que celui de la première chambre, lesquelles chambres contiennent un mélange des phases liquide et vapeur du-dit fluide,
- une canalisation qui relie la partie supérieure de la première chambre à la deuxième chambre, et qui est équipée d'une vanne automatique.The pump consists of the following elements
- a first chamber which communicates with the upper part of the absorber of the solar collector,
a second chamber which is situated at a higher level than that of the first chamber, which chambers contain a mixture of the liquid and vapor phases of said fluid,
- a pipe which connects the upper part of the first chamber to the second chamber, and which is equipped with an automatic valve.
- un circuit qui relie la partie inférieure de la première chambre à la deuxième chambre à travers l'échangeur du réservoir de stockage du liquide chaud. - A circuit which connects the lower part of the first chamber to the second chamber through the exchanger of the hot liquid storage tank.
le fonctionnement est le suivant : lorsque le niveau de l'interface liquide-vapeur atteint un seuil supérieur dans la première chambre (ou un seuil inferieur dans la deuxième chambre), la vanne automatique se ferme et la pression de vapeur augmente dans la première chambre et chasse du liquide vers la deuxième chambre à travers l'échangeur du réservoir de stockage, la température du liquide s'abaisse au cours de ce transfert, et lorsque le niveau de l'interface dans la première chambre atteint un seuil inférieur (ou lorsque le niveau atteint un seuil supérieur dans la deuxième chambre), la vanne automatique s'ouvre provocant une égalisation des pressions de vapeur des deux chambres et le liquide s'écoule de la deuxième chambre vers la première sous l'action de la pesanteur, ét lorsque le niveau de l'interface dans la première chambre atteint à nouveau le seuil supérieur, un nouveau cycle recommence et le fluide caloporteur circule en transportant des calories de l'insolateur vers le réservoir de stockage. the operation is as follows: when the level of the liquid-vapor interface reaches an upper threshold in the first chamber (or a lower threshold in the second chamber), the automatic valve closes and the vapor pressure increases in the first chamber and expels the liquid to the second chamber through the exchanger of the storage tank, the temperature of the liquid drops during this transfer, and when the level of the interface in the first chamber reaches a lower threshold (or when the level reaches an upper threshold in the second chamber), the automatic valve opens causing an equalization of the vapor pressures of the two chambers and the liquid flows from the second chamber to the first under the action of gravity, and when the level of the interface in the first chamber again reaches the upper threshold, a new cycle begins again and the heat transfer fluid circulates transporting calories from the insulator to the r storage tank.
Les positions de l'absorbeur du capteur solaire et de l'échangeur du réservoir de stockage ne sont pas symétriques dans le circuit primaire de l'installation, de ce fait l'échange de chaleur se fait de façon privilé.giée de l'absorbeur vers 1' échangeur du réservoir de stockage et l'échange inverse est tres réduit. The positions of the absorber of the solar collector and of the exchanger of the storage tank are not symmetrical in the primary circuit of the installation, therefore heat exchange takes place in a privileged manner. towards 1 exchanger of the storage tank and the reverse exchange is very reduced.
Cette propriété sera mise en évidence dans la description suivante se référant aux dessins annexés qui représentent, sans aucun caractère limitatif, des exemples de réalisation de dispositifs et de circuits construits selon la présente invention.This property will be highlighted in the following description referring to the appended drawings which represent, without any limiting character, examples of embodiment of devices and circuits constructed according to the present invention.
- la figure I représente schématiquement un premier mode de réalisation d'un chauffe-eau solaire selon l'invention. - Figure I shows schematically a first embodiment of a solar water heater according to the invention.
- La figure 2 représente schématiquement un deuxième mode de réalisation d'un chauffe eau solaire selon l'invention dans lequel le liquide a un mouvement unidirectionnel. - Figure 2 schematically shows a second embodiment of a solar water heater according to the invention in which the liquid has a unidirectional movement.
- La figure 3 représente de façon plus détaillée une pompe de circulation correspondant à l'appareil présenté sur la figure 2. - Figure 3 shows in more detail a circulation pump corresponding to the device presented in Figure 2.
le chauffe eau solaire représenté par la figure I comporte un capteur solaire plan muni d'un absorbeur I et d'une isolation 16 à la face arrière, il comporte également un réservoir de stockage de liquide chaud 8 muni d'une isolation thermique I5, d'une arrivée d'eau froide I8 et d'une sortie d'eau réchauffée 17, il comporte enfin une pompe constituée d'une premiere chambre 3, d'une deuxième chambre 4 située au-dessus de la première chambre et d'une vanne automatique 5 commandée par un flotteur 7 plongeant dans le liquide de la chambre supérieure 4. the solar water heater represented by FIG. I comprises a flat solar collector provided with an absorber I and with insulation 16 on the rear face, it also comprises a hot liquid storage tank 8 provided with thermal insulation I5, a cold water inlet I8 and a heated water outlet 17, it finally comprises a pump consisting of a first chamber 3, a second chamber 4 located above the first chamber and an automatic valve 5 controlled by a float 7 immersed in the liquid of the upper chamber 4.
les parties supérieures des chambres 3 et 4 communiquent entre elles à travers une canalisation 6 munie de la vanne automatique 5. Un circuit constitué des portions 9, IO et Il relie entre elles les parties inférieures des deux chambres 3 et 4 en passant par l'absorbeur I et l'échangeur 2. les chambres 3 et 4 reliées entre elles par les canalisarions 6, 9, IO, II forment un circuit fermé qui contient une quantité de fluide constante qui se trouve à l'état liquide et gazeux. the upper parts of the chambers 3 and 4 communicate with each other through a pipe 6 provided with the automatic valve 5. A circuit consisting of the portions 9, IO and It connects the lower parts of the two chambers 3 and 4 through the absorber I and the exchanger 2. the chambers 3 and 4 interconnected by the pipes 6, 9, IO, II form a closed circuit which contains a constant quantity of fluid which is in the liquid and gaseous state.
L'appareil comporte également un support 19 assurant la sta milité sur un plan horizontal. l'ensemble constitué au capteur solaire, du réservoir de stockage et de la pompe est contenu dans l'espace entre deux plans formant un angle dièdre inférieur à 300 de sorte qu'il est possible de le poser directement sur un toit ayant une faible pente. Pour les toits à forte pente, une incorporation à la toiture est possible, seule la pompe dépasse alors du toit. The device also includes a support 19 ensuring stability on a horizontal plane. the assembly consisting of the solar collector, the storage tank and the pump is contained in the space between two planes forming a dihedral angle less than 300 so that it is possible to place it directly on a roof having a slight slope . For steep roofs, incorporation into the roof is possible, only the pump then protrudes from the roof.
le fonctionnement de la pompe de l'appareil représenté figure I est le suivant
Au début du cycle la vanne 5 est fermée et la chambre 3 contient beaucoup de liquide et peu de vapeur. le liquide contenu dans la chambre 3 communique avec 1' absorbeur, source chaude. Il s'échauffe et la pression de vapeur croît dans la chambre 3, le liquide est chassé par la pression à travers le conduit 9, l'absorbeur I et l'échangeur 2. Il se refroidit en traversant l'échan- geur et remplit progressivement la chambre 4. Comme le liquide contenu dans la chambre 4 est à température plus basse, la pression de vapeur y est plus faible que dans la chambre 3 et le liquide circule sous l'effet de la différence entre les pressions de vapeur.La chaleur fournie par la source chaude est cédée en partie à 1' échangeur du réservoir de stockage et transformée en partie en énergie potentielle du liquide qui est refoulé à un niveau supérieur.the operation of the pump of the device shown in figure I is as follows
At the start of the cycle the valve 5 is closed and the chamber 3 contains a lot of liquid and little steam. the liquid contained in the chamber 3 communicates with the absorber, hot source. It heats up and the vapor pressure increases in the chamber 3, the liquid is expelled by the pressure through the conduit 9, the absorber I and the exchanger 2. It cools down by passing through the exchanger and fills gradually the chamber 4. As the liquid contained in the chamber 4 is at a lower temperature, the vapor pressure is lower there than in the chamber 3 and the liquid circulates under the effect of the difference between the vapor pressures. heat supplied by the hot source is partially transferred to one exchanger of the storage tank and partly transformed into potential energy of the liquid which is discharged to a higher level.
lorsque le niveau du liquide atteint un seuil supérieur dans la chambre 4, le flotteur 7 commande l'ouverture de la vanne automatique 5, ce qui met en communication directe les parties supérieures des deux réservoirs à travers la canalisation 6. Ces deux réservoirs forment alors deux vases communicants et le liquide contenu dans le réservoir 4 s'écoule, par gravité vers le réservoir 3 à travers la canalisation II, IO, 9 jusqu'à ce que le niveau de l'interface liquide.vaDeur atteigne un seuil inférieur dans la chambre 4 qui est détecté par le flotteur qui commande la fermeture de la vanne 5, et un nouveau cycle recommence. when the liquid level reaches an upper threshold in the chamber 4, the float 7 controls the opening of the automatic valve 5, which puts in direct communication the upper parts of the two tanks through the pipe 6. These two tanks then form two communicating vessels and the liquid contained in the reservoir 4 flows, by gravity to the reservoir 3 through the pipe II, IO, 9 until the level of the liquid interface. vaDeur reaches a lower threshold in the chamber 4 which is detected by the float which controls the closing of the valve 5, and a new cycle begins again.
Il faut noter que 1 liquide contenu dans la chambre 4 s'échauffe à l'ouverture de la vanne 5 par la mise en contact avec la vapeur provenant de la chambre 3, c'est donc un liauide réchauffé qui retourne à la source froide par la canalisation II. It should be noted that 1 liquid contained in the chamber 4 heats up at the opening of the valve 5 by bringing it into contact with the steam coming from the chamber 3, it is therefore a heated fluid which returns to the cold source by pipeline II.
lorsque l'absorbeur de l'insolateur devient plus froid que le liquide chaud stocké dans le réservoir 8, la pression de vapeur dans la chambre 3 est plus faible que la pression de vapeur dans la chambre 4 qui communique avec l'échangeur 29 de ce fait la chambre 3 se remplit de liquide, la chambre 4 contient alors peu de liquide et la vanne 5 commandée par le flotteur 7 est fermée, cette position est stable; 1 n3y a donc pas d'échange de vapeur entre les chambres 3 et 4; l'échange de chaleur entre l'absorbeur I et l'échangeur 2 par l'intermédiaire du conduit IO est -tres faible compte tenu de la position basse du conduit TO. when the absorber of the insolator becomes colder than the hot liquid stored in the tank 8, the vapor pressure in the chamber 3 is lower than the vapor pressure in the chamber 4 which communicates with the exchanger 29 of this makes the chamber 3 fill with liquid, the chamber 4 then contains little liquid and the valve 5 controlled by the float 7 is closed, this position is stable; 1 n3y therefore there is no vapor exchange between the chambers 3 and 4; the heat exchange between the absorber I and the exchanger 2 via the conduit IO is very weak taking into account the low position of the conduit TO.
Ainsi le réservoir 8, les chambres 3 et 4 et les conduits Il et étant convenablement calorifugés, le réservoir 8 conserve la chaleur stockée lorsque la température de l'absorbeur I devient inff rieure à la température du liquide stocké dans le réservoir 8.Thus the reservoir 8, the chambers 3 and 4 and the conduits II and being suitably insulated, the reservoir 8 retains the stored heat when the temperature of the absorber I becomes lower than the temperature of the liquid stored in the reservoir 8.
Le réservoir 8 a été représenté sur la figure I comme un recez voir comportant un seul échangeur, et dans lequel la chaleur est stockée grace à la chaleur massique de l'eau, mais il est possible de stocker la chaleur en faisant changer d' état un corps soli de,la chaleur latente étant restituée lors de la solidification, dans ce cas le réservoir contiendrait un deuxième échangeur aboutissant aux raccords I7 et 18 de l'installation d'eau chaude sani taire. le réservoir 8 peut également comporter une résistance éle trique associée à un thermostat pour la mise hors gel de l'instar lation. le fluide du circuit primaire est avantageusement constitué d'eau mélangée avec un fluide plus volatil par exemple l'éthe et l'alcool qui permet d'augmenter la tension de vapeur et daubai ser la température de congélation. The tank 8 has been shown in Figure I as a receiver with a single exchanger, and in which the heat is stored thanks to the specific heat of the water, but it is possible to store the heat by changing its state a solid body, the latent heat being restored during solidification, in this case the tank would contain a second exchanger leading to the fittings I7 and 18 of the sanitary hot water installation. the reservoir 8 may also include an electrical resistance associated with a thermostat for freezing the instance. the fluid of the primary circuit advantageously consists of water mixed with a more volatile fluid, for example ethe and alcohol, which makes it possible to increase the vapor pressure and lower the freezing temperature.
Il est clair qu'un fonctionnement sensiblement équivalent pourrait être obtenu en commandant la vanne automatique 5 par un flotteur plongé dans le liquide de la chambre 3, dans ce cas la vanne automatique 5 devrait se fermer par la montée du flotteur au delà d'un certain seuil, et la descente du flatteur ouvrirait la vanne automatique 5. L'intérêt de la disposition de la figure
I est de permettre de vider completement le liquide de la chambre 3, à la fermeture de la vanne automatique 5 ce qui est pos- sible si le volume de la chambre 4 est supérieur à celui de la chambre 3.It is clear that a substantially equivalent operation could be obtained by controlling the automatic valve 5 by a float immersed in the liquid of the chamber 3, in this case the automatic valve 5 should close by the rise of the float beyond a certain threshold, and the descent of the flatterer would open the automatic valve 5. The advantage of the arrangement of the figure
It is to allow the liquid to be completely emptied from the chamber 3, when the automatic valve 5 closes, which is possible if the volume of the chamber 4 is greater than that of the chamber 3.
On peut également changer les niveaux des embouchures des conduits II et 6 dans le réservoir 4 sans sortir du cadre de l'invention. It is also possible to change the levels of the mouths of the conduits II and 6 in the reservoir 4 without departing from the scope of the invention.
La figure 2 représenté un autre mode de réalisation de l'in vent ion qui diffère par le circuit de la pompe de flirculation les autres éléments étant analogues. Bans le mode de réailsation selon la figure 2, l'écoulement du liquide entre 11absorbeur et l'échangeur du réservoir de stockage est anidirecfiio*unel. et l'absorbeur est parcouru constamment de bas en haut, ce qui permet d'assurer un échange de chaleur plus satisfa sant entre l'insolateur et la réserve d'eau chaude. FIG. 2 represents another embodiment of the invention which differs by the circuit of the circulating pump, the other elements being similar. In the embodiment according to FIG. 2, the flow of the liquid between the absorber and the exchanger of the storage tank is anidirecfiio * unel. and the absorber is constantly traversed from bottom to top, which ensures a more satisfactory heat exchange between the insulator and the hot water reserve.
les parties homologues à celles de la figure I sont représentées par le même repère suivi de l'indice a. the parts homologous to those of FIG. I are represented by the same reference mark followed by the index a.
La différence d'altitude entre les niveaux des liquides dans les chambres 4a et 3a est suffisante pour que la pression statique correspondante permette au liquide de vaincre la résistance du clapet de non retour I3, placé sur le conduit I2 reliant le fond de la chambre supérieure à la source chaude. Le sens du clapet I3 est tel que le liquide issu du réservoir supérieur peut s'écouler uniquement en direction de la source chaude. Le fond de la chambre inférieure est relié à l'échangeur 2a par l'intermédi- aire d'un clapet I4 qui ne permet l'écoulement du liquide que dans le sens de la chantre 3a vers l'échangeur 2a. Le conduit IIa relie la partie inférieure de la source froide à la partie supérieure du réservoir 4a. The difference in altitude between the levels of liquids in chambers 4a and 3a is sufficient for the corresponding static pressure to allow the liquid to overcome the resistance of the non-return valve I3, placed on the conduit I2 connecting the bottom of the upper chamber at the hot spring. The direction of the valve I3 is such that the liquid from the upper reservoir can flow only in the direction of the hot source. The bottom of the lower chamber is connected to the exchanger 2a by means of a valve I4 which allows the liquid to flow only in the direction of the cantor 3a towards the exchanger 2a. The conduit IIa connects the lower part of the cold source to the upper part of the reservoir 4a.
L'une des chambres, de préférence la chambre 3a, comporte un flotteur commandant la vanne automatique 5a, qui se ferme lorsque le flotteur atteint un seuil haut- et s'ouvre lorsqu'il atteint un seuil bas. One of the chambers, preferably the chamber 3a, comprises a float controlling the automatic valve 5a, which closes when the float reaches a high threshold and opens when it reaches a low threshold.
La deuxième chambre 4a a un volume supérieur à la première de manière à pouvoir absorber le volume supplémentaire dû à la dilatation du liquide avec la température sans que le fonctionnement de l'installation soit perturbé. The second chamber 4a has a volume greater than the first so as to be able to absorb the additional volume due to the expansion of the liquid with the temperature without the operation of the installation being disturbed.
Le fonctionnement de l'appareil selon la figure 2 est le suivant
Au début du cycle, la chambre 3a est emplie de liquide jusqu'au niveau haut du flotteur. Par le fait de la communication avec la source chaude, le liquide s' échauffe et la pression croît dans cette chambre 3a, ce qui provoque l'explusion du liquide chaud au travers du clapet I4 vers l'échangeur du réservoir de stockage. Ainsi c'est du liquide ayant la température des parties les plus chaudes de l'absorbeur Ia qui atteint l'échangeur 2a, de ce fait l'inertie à la mise en marche est plus faible que celle de l'appareil de la figure I. The operation of the apparatus according to FIG. 2 is as follows
At the start of the cycle, the chamber 3a is filled with liquid up to the high level of the float. By the fact of the communication with the hot source, the liquid heats up and the pressure increases in this chamber 3a, which causes the hot liquid to explode through the valve I4 towards the exchanger of the storage tank. Thus it is liquid having the temperature of the hottest parts of the absorber Ia which reaches the exchanger 2a, therefore the inertia on start-up is lower than that of the device of FIG. .
Le liquide, après avoir été refroidi par la traversée de l'échangeur, progresse dans le conduit IIa et débouche dans la par- tie supérieure de la chambre 4a où il condense la vapeur. Cette condensation est favorisée par la présence d'un dispositif d'aspersion 20, ce qui provoque un effet d'aspiration favorable à l'écoulement du liquide. La vanne 5a s'ouvre automatiquement lorsque le niveau du flotteur atteint le seuil inférieur. The liquid, after having been cooled by passing through the exchanger, progresses through the conduit IIa and opens into the upper part of the chamber 4a where it condenses the vapor. This condensation is favored by the presence of a spray device 20, which causes a suction effect favorable to the flow of the liquid. The valve 5a opens automatically when the float level reaches the lower threshold.
L'égalisation des pressions de vapeur dans les deux chambres, consécutive à l'ouverture de la vanne 5a, provoque l'écoulement du liquide de la chambre supérieure vers l'absorbeur et la chambre inférieure au travers du conduit I2 et du clapet de non retour I3; lorsque le flotteur dans le réservoir 3a atteint le seuil supérieur un nouveau cycle recommence. The equalization of the vapor pressures in the two chambers, following the opening of the valve 5a, causes the liquid to flow from the upper chamber to the absorber and the lower chamber through the conduit I2 and the non-return valve. return I3; when the float in the tank 3a reaches the upper threshold a new cycle begins again.
Contrairement au dispositif de la figure I, sur un dispositS conforme à la figure 2, le volume des chambres 3 et 4 peut etre très inférieur à celui des canalisations et à celui de l'absor- beur et de l't'changeur par le fait que la circulation est unidirectionnelle et par le fait que le liquide parcours l'absorbeur de bas en haut, le liquide expulsé au travers du clapet 14 est ainsi à température élevée. Unlike the device in FIG. I, on a device conforming to FIG. 2, the volume of the chambers 3 and 4 can be much less than that of the pipes and that of the absorber and of the exchanger by the fact that the circulation is unidirectional and by the fact that the liquid travels the absorber from bottom to top, the liquid expelled through the valve 14 is thus at high temperature.
La figure 3 représente schématiquement un mode de réalisation d'une pompe équipant un dispositif tel que celui de la figure 2 comportant deux chambres, une vanne commandée automatiquement par un flotteur, deux clapets et des organes destinés à purger le circuit ou à améliorer la condensation des vapeurs dans la chambre supérieure lorsque la vanne commandée est fermée. FIG. 3 schematically represents an embodiment of a pump fitted to a device such as that of FIG. 2 comprising two chambers, a valve automatically controlled by a float, two valves and members intended to purge the circuit or to improve the condensation vapors in the upper chamber when the controlled valve is closed.
Dans cette figure 3, les éléments homologues à ceux de la figure 2 sont désignés par le même repère suivi de l'indice b. In this FIG. 3, the elements homologous to those of FIG. 2 are designated by the same reference mark followed by the index b.
L'appareil comporte quatre embouts filetés, les embouts 41 et 43 sont destinés à être raccordés à l'insolateur, les raccords 42 et 44 sont à relier à l'échangeur source froide. L'embout 41 a été placé au milieu du réservoir 3b pour diminuer la hauteur totale de l'appareil qui fait saillie au-dessus de l'insolateur auquel il est destiné à être raccordé . The device has four threaded ends, the ends 41 and 43 are intended to be connected to the insulator, the connections 42 and 44 are to be connected to the cold source exchanger. The nozzle 41 has been placed in the middle of the reservoir 3b to reduce the total height of the device which projects above the insulator to which it is intended to be connected.
Les dimensions relatives des différents éléments de la figure 3 n'ont pas été respectés, en particulier la vanne automatique Sb a été agrandie pour permettre de représenter ses constituants. The relative dimensions of the various elements of FIG. 3 have not been respected, in particular the automatic valve Sb has been enlarged to allow its constituents to be represented.
Cette vanne comporte un clapet 27, articulé autour d'un axe de rotation 28, un ressort 29 est fixé au clapet et à un point d'ancrage 30, de sorte que ce ressort soit légèrement comprimé. Les positions des points d'ancrage du ressort sont telles que le clapet a deux états stables dans sa rotat-on autour de l'axe 28.This valve comprises a valve 27, articulated around an axis of rotation 28, a spring 29 is fixed to the valve and to an anchoring point 30, so that this spring is slightly compressed. The positions of the spring anchor points are such that the valve has two stable states in its rotation around the axis 28.
Dans l'un de ces états, le clapet obture le siege 31 situé à la partie supérieure; dans l'autre état stable, le clapet est ouvert.In one of these states, the valve closes the seat 31 located at the top; in the other stable state, the valve is open.
le clapet 27 est lié à une tige 32 par-un axe d'articulation 33, parallèle à l'axe 28, de façon que les mouvements ascendant et descendant de la tige provoquent respectivement l'ouverture et la fermeture du clapet. La tige 32 porte ceux butées 35 et 36. the valve 27 is linked to a rod 32 by a hinge pin 33, parallel to the axis 28, so that the upward and downward movements of the rod respectively cause the valve to open and close. The rod 32 carries those stops 35 and 36.
Le réservoir 3b contient un flotteur annulaire 34 pouvant coulisser librement autour de la tige 32 entre les deux butées 35 et 36. The reservoir 3b contains an annular float 34 which can slide freely around the rod 32 between the two stops 35 and 36.
Le fonctionnement est le suivant; . lorsque le niveau du liquide monte dans le réservoir 3b, le flotteur 34 vient s'appuyer contre la butée 35, la poussée d'Archimede sur le flotteur provoque la montée du clapet 27 qui vient s'appliquer sur le siège 31. Après la fermeture du clapet, la poussée exercée par le- ressort 30 maintient le clapet fermé, la montée de la pression dans le réservoir 3b est favorable à cette fermeture. The operation is as follows; . when the level of the liquid rises in the reservoir 3b, the float 34 comes to bear against the stop 35, the Archimede push on the float causes the valve 27 to rise which is applied to the seat 31. After closing of the valve, the thrust exerted by the spring 30 keeps the valve closed, the rise in pressure in the reservoir 3b is favorable to this closure.
Dans l'appareil représenté figure 3, lorsque le niveau du liquide baisse dans le réservoir cylindrique 3b, le flotteur 34 coulisse sur la tige 32 et vient finalement prendre appui sur la butée 36, et lorsque le niveau du liquide continue à descenare, le poids apparent du flotteur croit et il finit par entraîner vers le bas la tige 32 et le clapet 27. In the device shown in Figure 3, when the liquid level drops in the cylindrical tank 3b, the float 34 slides on the rod 32 and finally comes to rest on the stop 36, and when the liquid level continues to drop, the weight apparent of the float believes and it ends up driving down the rod 32 and the valve 27.
Un dispositif d'aspersion 40 est situé à ltextrémité supérieure du conduit IIb dans lequel arrive le liquide provenant de la source froide. Ce dispositif d'aspersion est destiné à favoriser le contact entre le liquide froid entrant dans le réservoir 4b et la vapeur contenue dans ce même réservoir. Ce résultat est obtenu par un clapet 45 tres léger terminant le conduit IIb, ce clapet n'a par besoin d'être parfaitement étanche. Il s'ouvre au passage du liquide et augmente la vitesse d' éjection du liquide, cela est surtout sensible pour les faibles débits de liquide, le liquide pouvant ainsi atteindre tout le volume du réservoir 4b quel que soit le débit. L'organe mobile d'aspersion 45 pourrait être réalisé sous d'autres formes équivalentes. A spray device 40 is located at the upper end of the conduit IIb into which the liquid from the cold source arrives. This spraying device is intended to promote contact between the cold liquid entering the tank 4b and the vapor contained in the same tank. This result is obtained by a very light valve 45 terminating the conduit IIb, this valve need not be perfectly sealed. It opens to the passage of the liquid and increases the speed of ejection of the liquid, this is especially noticeable for low liquid flow rates, the liquid thus being able to reach the entire volume of the reservoir 4b whatever the flow rate. The mobile spraying member 45 could be produced in other equivalent forms.
le conduit 6b reliant la vanne automatique 5b à la partie supérieure du réservoir 4b, comporte une vanne manuelle 46 et un isolant thermique 47. Ce conduit pénètre par la partie inférieure du réservoir 4b afin de rendre plus compact l'ensemble de l'appareil. the conduit 6b connecting the automatic valve 5b to the upper part of the reservoir 4b, comprises a manual valve 46 and a thermal insulator 47. This conduit enters through the lower part of the reservoir 4b in order to make the entire apparatus more compact.
L'isolant thermique 47 diminue les échanges thermiques entre le liquide contenu dans le réservoir 4b et le conduit 6b les autres éléments : réservoirs, conduits, sont également recouverts extérieurement d'un isolant thermique qui n'a pas été représenté pour ne pas surcharger la figure. The thermal insulator 47 reduces the heat exchanges between the liquid contained in the reservoir 4b and the conduit 6b the other elements: reservoirs, conduits, are also covered externally with a thermal insulator which has not been shown so as not to overload the figure.
La vanne manuelle 46 et le purgeur manuel 37 permettent une purge aisée de l'air contenu dans l'installation, lors de la première mise en service, sans qu'il soit nécessaire d'utiliser une pompe à vide : l'installation est au préalable remplie de liquide par l'orifice de remplissage 39 jusqu'à ce que du liquide apparaisse dans le réservoir 4b, on ferme alors le bouchon 39 et la vanne manuelle 46 et on ouvre le purgeur 37, l'augmentation de pression dans la source chaude et dans le réservoir 3b provorlur l'expulsion du liquide de ce réservoir et d'une partie du liquide de la canalisation conduisant à la source froide, ce liquide expulsé remplit le réservoir 4b et on ferme le purgeur 37 lorsque ce réservoir est plein de liquide. On peut alors ouvrir définitivement la vanne 46, l'installation étant alors purgée de l'air qu'elle contenait. The manual valve 46 and the manual vent valve 37 allow an easy purging of the air contained in the installation, during the first start-up, without the need to use a vacuum pump: the installation is at previously filled with liquid through the filling orifice 39 until liquid appears in the reservoir 4b, the cap 39 and the manual valve 46 are then closed and the trap 37 is opened, the pressure increase in the source hot and in the reservoir 3b provorlur the expulsion of the liquid from this reservoir and a part of the liquid from the pipe leading to the cold source, this expelled liquid fills the reservoir 4b and the trap 37 is closed when this reservoir is full of liquid. The valve 46 can then be definitively opened, the installation then being purged of the air that it contained.
En variante, l'opération de purge pourrait etre réalisée par une commande manuelle du clapet 27. As a variant, the purging operation could be carried out by manual control of the valve 27.
Le réservoir 4b porte également une soupape de sécurité 38. The tank 4b also carries a safety valve 38.
Dans le cas où l'installation aurait une micro-fuite, de l'air peut pénétrer dans les cireuits lorsque l'installation se trouve en dépression par la baisse de température de la source chaude. In the event that the installation has a micro-leak, air can enter the circuits when the installation is in depression by the drop in temperature of the hot source.
Lorsque la source chaude remonte en température, la pression augmente dans l'ensemble du circuit et l'air contenu dans le circuit peut s'échapper par la soupape38, lorsque la pression est suffisante; le départ de cet air permet ensuite à l'installation de fonctionner normalement.When the hot source rises in temperature, the pressure increases throughout the circuit and the air contained in the circuit can escape through the valve38, when the pressure is sufficient; the departure of this air then allows the installation to operate normally.
L'ensemble de l'appareil est contenu dans une enceinte de protection 48. les clapets I3b et I4b sont de préférence du type battant. The entire apparatus is contained in a protective enclosure 48. the valves I3b and I4b are preferably of the swing type.
Claims (9)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ES506241A ES8300380A1 (en) | 1981-10-14 | 1981-10-14 | Solar heat collector with hot water storage - has primary circuit steam pressure-pump in heat storage pressure vessel |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR2514477A1 true FR2514477A1 (en) | 1983-04-15 |
FR2514477B1 FR2514477B1 (en) | 1986-10-24 |
Family
ID=8483078
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR8201046A Expired FR2514477B1 (en) | 1981-10-14 | 1982-01-21 | COMPACT SOLAR WATER HEATER |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
ES (1) | ES8300380A1 (en) |
FR (1) | FR2514477B1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1980002191A1 (en) * | 1979-04-02 | 1980-10-16 | H Hapke | Prefabricated,transportable solar equipment |
US4241784A (en) * | 1977-08-23 | 1980-12-30 | Victorio Tacchi | Arrangements for the transfer of heat from an upper level to a lower level |
EP0043227A2 (en) * | 1980-06-26 | 1982-01-06 | Wilfred Sorensen | A heat actuated system for circulating heat transfer fluids |
-
1981
- 1981-10-14 ES ES506241A patent/ES8300380A1/en not_active Expired
-
1982
- 1982-01-21 FR FR8201046A patent/FR2514477B1/en not_active Expired
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4241784A (en) * | 1977-08-23 | 1980-12-30 | Victorio Tacchi | Arrangements for the transfer of heat from an upper level to a lower level |
WO1980002191A1 (en) * | 1979-04-02 | 1980-10-16 | H Hapke | Prefabricated,transportable solar equipment |
EP0043227A2 (en) * | 1980-06-26 | 1982-01-06 | Wilfred Sorensen | A heat actuated system for circulating heat transfer fluids |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ES506241A0 (en) | 1982-11-01 |
ES8300380A1 (en) | 1982-11-01 |
FR2514477B1 (en) | 1986-10-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0038769B1 (en) | Method and devices for letting a transfer fluid circulate in a closed circuit comprising a heat source and a cold source | |
EP2032440B1 (en) | Capillary pumped diphasic fluid loop passive thermal control device with heat capacity | |
FR2477687A1 (en) | COLLECTOR FOR SOLAR ENERGY CAPTURING APPARATUS AND METHOD FOR SOLVING SOLAR ENERGY IN DISCONTINUOUS USING SOLAR ENERGY CAPTURING APPARATUS COMPRISING SAID COLLECTOR | |
EP0247493B1 (en) | Apparatus for passive heat transfer | |
EP0493210B1 (en) | Solar water heating and apparatus for cooling and airconditioning or sea-water desalination | |
CH699989B1 (en) | domestic heating installation equipped with a heat pump. | |
EP3274639B1 (en) | Solar device for autonomeous production of cold by adsorption | |
FR2468077A1 (en) | Solar water heater tank - has hemispherical absorber acting as storage vessel with matt black surface | |
CH660072A5 (en) | LIQUID HEATING SYSTEM. | |
FR2514477A1 (en) | Solar heat collector with hot water storage - has primary circuit steam pressure-pump in heat storage pressure vessel | |
EP0294553B1 (en) | Cell which can be activated by the use of lithium/thionyl chloride or lithium/sulfuril chloride couples | |
CA1244732A (en) | Two way thermovane, installation for the production and starage of heat or cold incorporating said thermovane, and various uses for said installation | |
CH705478A1 (en) | Device for collecting and/or storing renewable energy for heating and producing domestic hot water, has heat pump arranged to provide additional heat energy to heating circuit, and container connected to domestic water circuit | |
EP0138682A2 (en) | Apparatus for storing heat from two energy sources, and installation for using this apparatus | |
FR2926351A1 (en) | Domestic supply water heating device, has exchanger with outlet connected to reservoir by duct provided with solenoid valve, opening and another duct provided with circulator, and pump advancing liquid from reservoir towards opening | |
FR2478273A1 (en) | INSTALLATION FOR HEATING A COOLANT FLUID AND CONSUMER WATER IN BUILDINGS | |
EP0125985A2 (en) | Solar heating system | |
BE889441A (en) | MANIFOLD FOR INSTALLATION OF THERMAL CONVERSION OF SOLAR ENERGY | |
FR2519384A1 (en) | Thermal pump for heating circuit - has three interconnected pressure vessels and three-way valve between solar panel and water tank | |
FR2993348A1 (en) | Device for optimizing performance of air/water heat pump in winter period by storing energy in deep ground, has managing unit managing operation of device according to ground temperature, liquid, surrounding air and sun temperature | |
FR2518247A1 (en) | Frost protection circuit for solar collector - uses charge of immiscible oil to flood exposed heat exchangers | |
WO2024083477A1 (en) | Heat engine | |
EP2947393B1 (en) | Circuit for protection against the effects of overheating in a hot-water production system, and corresponding hot-water production system | |
FR2568990A1 (en) | Improvement to solar apparatuses for heating liquids | |
WO2012084748A1 (en) | System for producing domestic hot water using solar collectors for water heating, in which a single circuit connects a hot water tank and the solar collectors |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ST | Notification of lapse |