FR2909751A1

FR2909751A1 - Prefabricated heating station for e.g. residential tertiary sector, has metal frame including support for receiving solar collector, where support has surface inclined to predetermined angle with respect to horizontal closed bottom of cell

Info

Publication number: FR2909751A1
Application number: FR0610737A
Authority: FR
Inventors: Pierre Albert Watier; Eric Watier; Yves Andre Duport
Original assignee: ECO ALTERNATIVE SA
Current assignee: ECO ALTERNATIVE SA
Priority date: 2006-12-08
Filing date: 2006-12-08
Publication date: 2008-06-13
Anticipated expiration: 2026-12-08
Also published as: FR2909751B1

Abstract

The station has a storage device (13) provided with an accumulator balloon (16), and a circulating unit (14) circulating a coolant for constituting a primary hydraulic circuit (20) that is directly connected to a solar collector (12) in the form of thermal panel. A self-hardening metal frame has a receiving support for receiving the solar collector. The support has a supporting surface (40) inclined to a predetermined angle with respect to a horizontal closed bottom of a cell (11).

Description

1 Poste de chauffage préfabriqué à capteur solaire thermique. Domaine1 Prefabricated heating station with solar thermal collector. Field

technique de l'invention 10 L 'invention concerne un poste de chauffage préfabriqué à capteur solaire thermique pour la production d'eau chaude sanitaire dans le secteur tertiaire résidentiel, le collectif résidentiel ou les entreprises. État de la technique 15 L'installation de production d'eau chaude sanitaire par capteur solaire thermique, nécessite généralement le montage de châssis porteurs destinés à recevoir le ou les panneaux solaires, et le raccordement du circuit hydraulique de ces derniers à la chaufferie. Les chaufferies ne sont pas 20 toujours adaptées pour recevoir des ballons de stockage. Le montage de l'installation sur le toit d'un immeuble impose d'autre part la fixation du châssis porteur sur le toit en garantissant l'étanchéité. La reprise d'étanchéité de ces fixations rallonge et complique les opérations d'installation. Le temps de montage et de raccordement reste élevé, ce qui 25 augmente le coût de l'installation. Objet de l'invention L'objet de l'invention consiste à faciliter le montage et l'installation d'une 30 installation de chauffage solaire par capteurs thermiques. 2909751 2 Le poste de chauffage selon l'invention est conformé selon une cellule fermée transportable, renfermant : - un dispositif de stockage à ballon accumulateur et des moyens de circulation du fluide caloporteur pour constituer un circuit hydraulique 5 primaire raccordé directement au panneau thermique constituant le capteur solaire, - une ossature métallique autoporteuse comprenant un support de réception du capteur solaire, ledit support ayant une surface d'appui inclinée d'un angle prédéterminé par rapport au fond fermé horizontal de la cellule. The invention relates to a prefabricated heating station with solar thermal collector for the production of domestic hot water in the residential tertiary sector, residential collective or companies. STATE OF THE ART The installation for the production of sanitary hot water by solar thermal collector generally requires the mounting of support frames intended to receive the solar panel (s), and the connection of the hydraulic circuit of the latter to the boiler room. Boiler rooms are not always suitable for receiving storage balloons. The installation of the installation on the roof of a building also imposes the fixing of the load-bearing frame on the roof, guaranteeing watertightness. The resumption of tightness of these fasteners lengthens and complicates the installation operations. The assembly and connection time remains high, which increases the cost of the installation. OBJECT OF THE INVENTION The object of the invention is to facilitate the assembly and installation of a solar heating installation by thermal sensors. The heating station according to the invention is designed according to a transportable closed cell, containing: - a storage tank storage tank and heat transfer fluid circulation means to form a primary hydraulic circuit 5 connected directly to the thermal panel constituting the solar collector, a self-supporting metal frame comprising a support for receiving the solar collector, said support having a bearing surface inclined at a predetermined angle with respect to the horizontal closed bottom of the cell.

Un tel poste de chauffage peut être préfabriqué en usine, présente un encombrement compact, et peut être facilement être gruté sur le toit d'un immeuble. II suffit ensuite de procéder à son amarrage dans le cas où le poste ne peut pas être posé sur l'étanchéité, et au raccordement de l'eau froide et de l'eau réchauffée au réseau d'eau sanitaire. Le temps de montage est ainsi réduit au minimum. Selon un mode de réalisation préférentiel, l'angle d'inclinaison de la surface d'appui du panneau thermique est compris entre 30 et 60 , de préférence 45 . Le capteur solaire pourra être solidarisé à la surface d'appui avec interposition d'un joint d'étanchéité de manière à constituer une face inclinée de la cellule, laquelle se trouve au-dessus d'une face avant verticale destinée à faire le relevé d'étanchéité. Dans le cas de certains capteurs, ceux-ci seront fixés en superposition de la surface de réception et d'appui. Such a heating station can be prefabricated in the factory, has a compact footprint, and can easily be grouted on the roof of a building. It is then sufficient to proceed with its mooring in the case where the station can not be placed on the seal, and the connection of cold water and warm water to the sanitary water network. The assembly time is thus reduced to a minimum. According to a preferred embodiment, the angle of inclination of the bearing surface of the thermal panel is between 30 and 60, preferably 45. The solar collector may be secured to the support surface with the interposition of a seal so as to constitute an inclined face of the cell, which is above a vertical front face intended to record the sealing. In the case of some sensors, they will be fixed in superposition of the reception and support surface.

Une nervure fait saillie au moins d'une partie du pourtour de la partie basse de la cellule pour constituer un dispositif à goutte d'eau. L'ossature est équipée de moyens d'amarrage fixés au châssis, et un lest peut être placé sur le fond fermé pour stabiliser la cellule en présence de vents violents. Description sommaire des dessins 2909751 3 D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de différents modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels : 5 la figure 1 est une vue schématique en perspective du poste de chauffage préfabriqué à capteur solaire selon l'invention ; - la figure 2 montre une vue en perspective d'un exemple d'ossature métallique de la cellule de la figure 1 ; 10 la figure 3 représente une vue en coupe verticale du poste de chauffage de la figure 1 ; - la figure 4 illustre le circuit hydraulique primaire raccordant le capteur thermique au ballon accumulateur ; - les figures 5 et 6 sont deux variantes de réalisation du poste de chauffage 15 de la figure 1, permettant d'augmenter la puissance de chauffage solaire. Description détaillée de l'invention 20 En référence aux figures 1 à 4, un poste de chauffage 10 préfabriqué est logé dans une cellule 11 équipée d'au moins un capteur solaire 12 thermique. Le poste 10 est notamment destiné à une installation de production d'eau chaude sanitaire pour le tertiaire ou le collectif résidentiel. A rib protrudes at least a portion of the periphery of the lower part of the cell to form a droplet device. The frame is equipped with mooring means attached to the frame, and a ballast can be placed on the closed bottom to stabilize the cell in the presence of high winds. Other advantages and features will emerge more clearly from the following description of various embodiments of the invention given by way of non-limiting example and shown in the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a schematic perspective view of the prefabricated solar collector heating station according to the invention; FIG. 2 shows a perspective view of an example of a metal frame of the cell of FIG. 1; Figure 3 shows a vertical sectional view of the heating station of Figure 1; FIG. 4 illustrates the primary hydraulic circuit connecting the thermal sensor to the storage tank; - Figures 5 and 6 are two alternative embodiments of the heating station 15 of Figure 1, to increase the solar heating power. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION With reference to FIGS. 1 to 4, a prefabricated heating station 10 is housed in a cell 11 equipped with at least one solar thermal collector 12. The station 10 is particularly intended for a hot water production facility for the tertiary sector or the residential collective.

25 La cellule 11 est réalisée de préférence en matériau métallique, par exemple par assemblage ou soudage de tôles en acier, et renferme un dispositif de stockage 13 à fluide caloporteur, des moyens de circulation 14 du fluide caloporteur, et un système de régulation 15.The cell 11 is preferably made of metal material, for example by assembling or welding steel sheets, and contains a heat transfer fluid storage device 13, heat transfer fluid circulation means 14, and a regulation system 15.

30 Le dispositif de stockage 13 est constitué par un ballon 16 à accumulation ayant une entrée d'eau froide 17, une sortie d'eau réchauffée 18, et un serpentin 19 de chauffage raccordé à un circuit hydraulique primaire 20 en 2909751 4 liaison avec le capteur solaire 12. Selon une variante, un échangeur à plaques peut être inséré dans le circuit hydraulique primaire 20. Les moyens de circulation 14 comportent une pompe 21 destinée à faire 5 circuler le fluide caloporteur dans le circuit hydraulique primaire 20 entre le capteur solaire 12 et le serpentin 19. Le circuit hydraulique primaire 20 est relié d'une part à un vase à expansion 22 associé à une soupape de sécurité 23, et d'autre part à une vanne d'arrêt 24 pour une pompe de mise en pression. Un clapet anti-retour 25 est inséré entre le capteur solaire 12 et la io pompe 21, de manière à imposer le sens de circulation (voir flèches F sur figure 4). La purge du capteur solaire 12 s'effectue à travers une tuyauterie de purge 48 branchée à une vanne auxiliaire 49.The storage device 13 is constituted by a storage tank 16 having a cold water inlet 17, a heated water outlet 18, and a heating coil 19 connected to a primary hydraulic circuit 20 in connection with the According to one variant, a plate exchanger can be inserted into the primary hydraulic circuit 20. The circulation means 14 comprise a pump 21 intended to circulate the coolant in the primary hydraulic circuit 20 between the solar collector 12 and the coil 19. The primary hydraulic circuit 20 is connected on the one hand to an expansion vessel 22 associated with a safety valve 23, and on the other hand to a stop valve 24 for a pressurizing pump. A check valve 25 is inserted between the solar collector 12 and the pump 21, so as to impose the flow direction (see arrows F in FIG. 4). The purge of the solar collector 12 is effected through a purge pipe 48 connected to an auxiliary valve 49.

15 Le système de régulation 15 est doté d'une première sonde de température 26 du capteur solaire 12, et d'une deuxième sonde de température 27 du ballon 16. Les deux sondes 26, 27 sont connectées électriquement à un circuit de commande 28 relié à une alimentation extérieure AL pour piloter la 20 mise service ou l'arrêt de la pompe 21 de circulation. Dans le cas d'un ballon vertical, l'entrée d'eau froide 17 est agencée à la base du ballon 16 en étant raccordée à une vanne d'alimentation 29 et un groupe de sécurité 30, avec éventuellement un réducteur de pression. La 25 sortie d'eau réchauffée 18 se trouve à la partie supérieure du ballon 16, et est raccordée à un circuit hydraulique secondaire 31, notamment de distribution de l'eau chaude sanitaire, ou un système de chauffage d'appoint. La totalité des composants hydrauliques et des éléments de régulation sont 30 intégrés à l'intérieur de la cellule 11, laquelle peut être préfabriquée entièrement en usine. L'entrée d'eau froide 17 et la sortie d'eau réchauffée 18 du ballon 16 peuvent être ramenées par des tubulures de liaison 32, 33 2909751 5 vers des raccords 34, 35 (figure 3) juxtaposés traversant à étanchéité un passage 45 unique de la paroi de la cellule 11. U est clair que plusieurs traversées sont possibles en fonction du type de l'installation.The control system 15 is provided with a first temperature probe 26 of the solar collector 12 and a second temperature probe 27 of the balloon 16. The two probes 26, 27 are electrically connected to a connected control circuit 28 to an external power supply AL to control the putting into service or stopping of the circulation pump 21. In the case of a vertical flask, the cold water inlet 17 is arranged at the base of the flask 16 by being connected to a supply valve 29 and a safety group 30, possibly with a pressure reducer. The heated water outlet 18 is located at the top of the tank 16, and is connected to a secondary hydraulic circuit 31, in particular for distributing domestic hot water, or an auxiliary heating system. All of the hydraulic components and regulating elements are integrated inside the cell 11, which can be prefabricated entirely in the factory. The cold water inlet 17 and the heated water outlet 18 of the flask 16 can be brought back by connecting pipes 32, 33 to connectors 34, 35 (FIG. 3) juxtaposed passing through a single passage 45 of the wall of the cell 11. It is clear that several bushings are possible depending on the type of installation.

5 La figure 2 montre un exemple de l'ossature 36 métallique autoporteuse après enlèvement des tôles extérieures d'habillage de la cellule 11. L'ossature 36 est composée d'un châssis 37 de maintien des tôles, et d'un support 38 de montage du capteur solaire 12 en forme de panneau. Le châssis 37 peut être lesté par un lest 39, et est surmonté du support 38, 10 lequel est doté d'une surface d'appui 40 du panneau solaire 12. La surface d'appui 40 est inclinée par rapport au châssis 37 d'un angle pouvant être compris entre 30 et 60 , de préférence 45 . Le capteur solaire 12 est solidarisé sur la surface d'appui 40 du support 38 15 avec interposition d'un joint d'étanchéité 47. Les tuyauteries du circuit hydraulique primaire 20 sont raccordées directement au capteur solaire 12 en usine. Sur la figure 1, la cellule 11 est pourvue d'une face supérieure 41 et d'une 20 face arrière 42 adaptées à la dimension du ballon 16. Sous le panneau incliné du capteur solaire 12 se trouve une face avant 43 verticale destinée à faire le relevé d'étanchéité. Le fond horizontal du châssis 37 est fermé, et une nervure 44 fait saillie sur tout le pourtour de la partie basse des tôles de la cellule pour constituer un dispositif à goutte d'eau. L'étanchéité de la 25 cellule 11 est ainsi assurée en-dessous de la nervure 44. Le passage 45 des tuyauteries d'eau sanitaire est aussi étanche aux intempéries. L'ossature 36 est également équipée de moyens d'amarrage 46 pour immobiliser la cellule 11 en plus du lest 39. Les moyens d'amarrage 46 sont 30 formés par des anneaux d'attache solidaires du châssis 37, et destinés à recevoir des éléments de fixation appropriés.FIG. 2 shows an example of the self-supporting metal frame 36 after removal of the external covering plates of the cell 11. The frame 36 is composed of a frame 37 for holding the sheets, and a support 38 for mounting the solar collector 12 in the form of a panel. The frame 37 may be weighted by a weight 39, and is surmounted by the support 38, which is provided with a bearing surface 40 of the solar panel 12. The bearing surface 40 is inclined relative to the frame 37 of an angle of between 30 and 60, preferably 45. The solar collector 12 is secured to the bearing surface 40 of the support 38 with the interposition of a seal 47. The pipes of the primary hydraulic circuit 20 are connected directly to the solar collector 12 at the factory. In FIG. 1, the cell 11 is provided with an upper face 41 and a rear face 42 adapted to the size of the balloon 16. Under the inclined panel of the solar collector 12 there is a vertical front face 43 intended to make the sealing report. The horizontal bottom of the frame 37 is closed, and a rib 44 protrudes all around the lower part of the sheets of the cell to form a droplet device. The tightness of the cell 11 is thus ensured below the rib 44. The passage 45 of the sanitary water pipes is also weathertight. The frame 36 is also equipped with mooring means 46 for immobilizing the cell 11 in addition to the ballast 39. The docking means 46 are formed by fastening rings integral with the frame 37, and intended to receive elements appropriate fasteners.

2909751 6 La cellule 11 constitue un bloc modulaire préfabriqué intégrant à la fois le capteur solaire 12 thermique, le dispositif de stockage 13 avec ses constituants hydrauliques de réglage et de commande, et le système de régulation 15. La cellule 11 peut être grutée facilement sur un toit d'un 5 immeuble, ou sur toute autre plateforrne. Du point de vue hydraulique, il suffit simplement de raccorder les raccords 34, 35 d'eau froide et chaude sanitaire à la chaufferie principale à travers le passage 45 étanche. Du point de vue électrique, le circuit de commande 28 du circulateur 21 doit être connecté à l'alimentation électrique AL extérieure. L'installation d'une telle cellule de 10 chauffage est rapide, et facile à mettre en oeuvre. Pour augmenter la puissance thermique solaire, un poste de chauffage 10 à accumulation conforme à la figure 3, peut être associé à une cellule auxiliaire 110 (figure 5) ayant une surface du panneau solaire 120 qui s'ajoute à celle 15 du capteur solaire 12. Mais la cellule auxiliaire 110 ne renferme pas de ballon 16 d'accumulation, lequel se trouve dans le poste de chauffage 10 principal. Le circuit hydraulique du fluide caloporteur de la cellule auxiliaire 110 est connecté à celui 20 du poste de chauffage 10 à travers une traversée 145 étanche. La face supérieure 141 de la cellule auxiliaire 110 est 20 moins large que celle 41 de la cellule 11 principale. En fonction de la puissance souhaitée, on utilisera une ou plusieurs cellules auxiliaires 110 en série ou en parallèle avec le poste 10 principal. Un tel montage modulaire facilite le transport et le levage sur le site, et permet de 25 standardiser le matériel indépendamrnent de la puissance de chauffage de l'installation. Le fluide caloporteur circulant dans le circuit hydraulique des cellules 10, 110 et dans le serpentin 19 ou l'échangeur thermique du ballon 16 accumulateur 30 est constitué par de l'eau, ou un mélange eau et antigel.The cell 11 constitutes a prefabricated modular block integrating both the thermal solar collector 12, the storage device 13 with its hydraulic control and regulation components, and the control system 15. The cell 11 can be easily manipulated on a roof of a building, or on any other platform. From the hydraulic point of view, it suffices simply to connect the connections 34, 35 of cold water and domestic hot water to the main boiler through the sealed passage 45. From the electrical point of view, the control circuit 28 of the circulator 21 must be connected to the external power supply AL. The installation of such a heating cell is fast, and easy to implement. To increase the solar thermal power, a storage heater 10 according to FIG. 3 may be associated with an auxiliary cell 110 (FIG. 5) having a surface of the solar panel 120 which is added to that of the solar collector 12 But the auxiliary cell 110 does not contain a storage tank 16, which is in the main heating station. The hydraulic circuit of the heat transfer fluid of the auxiliary cell 110 is connected to that of the heating station 10 through a sealed passage 145. The upper face 141 of the auxiliary cell 110 is narrower than that 41 of the main cell 11. Depending on the desired power, one or more auxiliary cells 110 will be used in series or in parallel with the main station. Such a modular arrangement facilitates the transport and lifting on the site, and allows to standardize the equipment independently of the heating power of the installation. The heat transfer fluid circulating in the hydraulic circuit of the cells 10, 110 and in the coil 19 or the heat exchanger of the storage tank 16 is constituted by water, or a mixture of water and antifreeze.

2909751 7 En référence de la figure 6, la cellule 210 comporte un poste à accumulation conforme à celui 10 de la figure 5, mais ayant un capteur solaire 220 intégré, et de grande surface. La largeur du capteur solaire 220 est supérieure à celle de la partie renfermant le dispositif de stockage. L'ensemble est monté sur 5 deux poutres 50, 51 parallèles constituant le châssis. La nervure 44 s'étend le long du pourtour de la partie basse de la cellule 210 et des poutres 50, 51. Le support d'appui du capteur solaire 220 possède également une surface d'appui inclinée faisant partie intégrante de la cellule 210. Un tel dispositif permet de réduire les coûts d'installation. 10Referring to Figure 6, the cell 210 comprises a storage station according to that 10 of Figure 5, but having a solar collector 220 integrated, and large area. The width of the solar collector 220 is greater than that of the part enclosing the storage device. The assembly is mounted on two parallel beams 50, 51 constituting the frame. The rib 44 extends along the periphery of the lower part of the cell 210 and the beams 50, 51. The support support of the solar collector 220 also has an inclined bearing surface forming an integral part of the cell 210. Such a device reduces installation costs. 10

Claims

claims

1. Prefabricated heating station with solar thermal collector for the production of domestic hot water, characterized in that it comprises a cell (11, 110, 210) transportable closed, having a semi-sealed structure containing: - a storage device ( 13) with a storage tank (16) and means (14) for circulating coolant to constitute a primary hydraulic circuit (20) connected directly to the solar collector (12, 120, 220) in the form of a thermal panel, - a framework Self-supporting metal frame (36) comprising a support (38) for receiving the solar collector (12), said support having a bearing surface (40) inclined at a predetermined angle with respect to the horizontal closed bottom of the cell.

2. Heating station according to claim 1, characterized in that the angle of inclination of the bearing surface (40) is between 30 and 60. 20

3. Heating station according to claim 1, characterized in that the solar collector (12) is sealed to the bearing surface (40) to form an inclined face of the cell (11).

4. Heating station according to claim 1, characterized in that the cell comprises a front face (43) vertical arranged under the sensor, and comprising a rib (44) constituting a droplet device.

5. Heating station according to claim 4, characterized in that the rib (44) protrudes at least a portion of the periphery of the lower part 30 of the cell, the seal being guaranteed above the rib ( 44). 8 2909751 9

6. Heating station according to claim 1, characterized in that the frame (36) is equipped with mooring means (46) fixed to the frame (37).

7. Heating station according to claim 5, characterized in that the frame (37) is provided with a ballast (39) placed on the closed bottom.

8. Heating station according to claim 1, characterized in that an auxiliary cell (110) is provided with a solar panel (120) juxtaposed connected to the primary hydraulic circuit (20) of the main cell (11) through a watertight passage (145).

9. Heating station according to claim 1, characterized in that the width of the solar collector (220) is greater than the portion of the cell (210) enclosing the storage device (13), the assembly being mounted on both sides. parallel beams (50, 51) constituting the frame.