FR2923898A1 - Energetic control device for e.g. coolant circulating solar panel, to prepare domestic hot water, has filtration or processing units comprising electrochromic glazing for filtering or processing incident solar radiation - Google Patents

Energetic control device for e.g. coolant circulating solar panel, to prepare domestic hot water, has filtration or processing units comprising electrochromic glazing for filtering or processing incident solar radiation Download PDF

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Abstract

The device has filtration or processing units comprising an electrochromic glazing (7) for filtering or processing an incident solar radiation, where the filtration or processing units are depolarizable and polarizable unit that is depolarized and polarized by an depolarization and polarization electrical source (10d). The electrochromic glazing is made of electrochromic glass or electrochromic transparent material. An electrical control unit i.e. programmable unit power assistance controller, comprises a microcontroller.

Description

L'invention est relative à un dispositif de contrôle énergétique, notamment pour panneau solaire. The invention relates to an energy control device, especially for solar panel.

L'invention est particulièrement utile dans son application aux panneaux solaires à circulation de fluide caloporteur, en particulier pour la préparation d'eau chaude domestique. Ces panneaux solaires de type connu, à circulation de fluide caloporteur, récupèrent le rayonnement solaire pour chauffer le fluide caloporteur, lequel est ensuite utilisé dans un ou plusieurs échangeurs de chaleur, en vue de réchauffer l'eau domestique ou d'assurer le chauffage de locaux. L'énergie thermique récupérée est proportionnelle à l'ensoleillement du capteur solaire, qui peut varier de manière importante. La pratique actuelle consiste à dimensionner les surfaces recevant le rayonnement solaire en fonction d'un rayonnement solaire moyen, de manière à éviter une surchauffe trop importante conduisant à une dégradation du fluide caloporteur, tout en fournissant une énergie suffisante en cas de couverture nuageuse. Cette pratique de dimensionnement constitue un compromis indésirable en raison de son manque d'adaptation à la variation du rayonnement solaire. The invention is particularly useful in its application to solar panels with heat transfer fluid circulation, in particular for the preparation of domestic hot water. These solar panels of known type, circulating heat transfer fluid, recover the solar radiation to heat the heat transfer fluid, which is then used in one or more heat exchangers, for the purpose of heating the domestic water or ensuring the heating of local. The recovered thermal energy is proportional to the sunlight of the solar collector, which can vary significantly. The current practice is to size the surfaces receiving solar radiation as a function of average solar radiation, so as to avoid too much overheating leading to a degradation of the heat transfer fluid, while providing sufficient energy in case of cloud cover. This sizing practice is an undesirable compromise because of its lack of adaptation to the variation of solar radiation.

Un premier but de l'invention est de remédier aux inconvénients de l'état de la technique, en permettant l'installation d'une grande surface de capteur assurant une production et une réserve de chaleur pendant les périodes de faible ensoleillement. Un deuxième but de l'invention est de contrôler ou de limiter le rendement énergétique lors des périodes de fort ensoleillement, notamment pour éviter les surchauffes et les dégradations d'un équipement ou d'un fluide caloporteur pouvant résulter de ces surchauffes. Un troisième but de l'invention est de permettre l'adaptation de la récupération d'énergie aux besoins de production ou de consommation de chaleur. A first object of the invention is to overcome the drawbacks of the state of the art, by allowing the installation of a large sensor surface ensuring production and a heat reserve during periods of low sunlight. A second object of the invention is to control or limit energy efficiency during periods of strong sunlight, especially to prevent overheating and damage to equipment or heat transfer fluid that may result from these overheating. A third object of the invention is to allow the adaptation of the energy recovery to the production needs or heat consumption.

L'invention a pour objet un dispositif de contrôle énergétique, notamment pour panneau solaire, comportant un moyen de filtration ou de traitement du rayonnement solaire incident. The subject of the invention is an energy control device, in particular for a solar panel, comprising means for filtering or treating incident solar radiation.

Selon d'autres caractéristiques alternatives de l'invention : un capteur solaire à circulation de fluide caloporteur est muni au moins sur la majeure partie d'une surface de captation du rayonnement solaire d'un vitrage électrochrome. - le moyen de filtration ou de traitement du rayonnement solaire incident est un moyen polarisable et dépolarisable par un moyen électrique. le moyen de filtration ou de traitement du rayonnement solaire incident comporte une électrode formant anode de polarisation/dépolarisation et une électrode formant cathode de polarisation/dépolarisation. le dispositif comporte un capteur d'ensoleillement ou de température d'échauffement solaire. le dispositif comporte un capteur de température de fluide caloporteur. le dispositif comporte le dispositif comporte un moyen de commande électrique du dispositif. la commande électrique du dispositif est une commande électrique impulsionnelle. 20 le moyen de commande électrique du dispositif est un moyen programmable. le moyen de commande électrique du dispositif comporte un microcontrôleur. L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre donnée à 25 titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 représente schématiquement un premier mode de réalisation de dispositif selon l'invention. La figure 2 représente schématiquement un deuxième mode de réalisation de dispositif selon l'invention. 30 En référence à la figure 1, une installation solaire comporte un capteur solaire 1 incluant un serpentin 2 de circulation du fluide caloporteur, une pompe 3 de circulation et un accumulateur thermique 4, par exemple un échangeur couplé avec un ballon d'accumulation d'eau chaude. 10 15 L'installation solaire peut avantageusement comporter un capteur ou un indicateur 5 de température du fluide caloporteur. L'installation solaire peut éventuellement comporter un capteur ou un indicateur 6 d'ensoleillement. According to other alternative features of the invention: a solar collector circulating heat transfer fluid is provided at least over most of a solar radiation pickup surface of an electrochromic glazing. the means for filtering or treating incident solar radiation is a means that can be polarized and depolarized by an electrical means. the incident solar radiation filtration or treatment means comprises a polarization / depolarization anode electrode and a polarization / depolarization cathode electrode. the device comprises a solar sensor or solar heating temperature. the device comprises a coolant temperature sensor. the device comprises the device comprises an electrical control means of the device. the electrical control of the device is a pulse electrical control. The electrical control means of the device is a programmable means. the electrical control means of the device comprises a microcontroller. The invention will be better understood from the following description given by way of nonlimiting example with reference to the accompanying drawings in which: Figure 1 shows schematically a first embodiment of the device according to the invention. FIG. 2 diagrammatically represents a second device embodiment according to the invention. With reference to FIG. 1, a solar installation comprises a solar collector 1 including a coil 2 for circulating the coolant, a circulation pump 3 and a heat accumulator 4, for example an exchanger coupled with an accumulating storage tank. Hot water. The solar installation may advantageously comprise a sensor or a temperature indicator 5 of the coolant. The solar installation may optionally include a sensor or a sun indicator 6.

Selon l'invention, le capteur solaire 1 est muni, au moins sur la majeure partie de la surface de captation du rayonnement solaire, d'un moyen 7 de filtration ou de traitement du rayonnement solaire incident. Le moyen 7 de filtration ou de traitement du rayonnement solaire incident comporte avantageusement un vitrage 7 électrochrome, en verre électrochrome ou en Io matière transparente électrochrome, muni d'une électrode 8 formant anode et d'une électrode 9 formant cathode. L'anode 8 et la cathode 9 sont reliées à un circuit électrique 10 de polarisation et de dépolarisation, qui comporte une paire de commutateurs inverseurs 10a, 1Ob actionnables par une commande commune 1 Oc et qui comporte une source électrique 15 10d de polarisation/dépolarisation. Le fonctionnement du dispositif est le suivant : en fonction de l'appréciation de l'opérateur, des conditions météorologiques, ou des indications de température fournies par un capteur ou indicateur 5 de température du fluide caloporteur et/ou un capteur ou indicateur 6 d'ensoleillement, l'opérateur actionne ou non la commande 20 1Oc de manière appropriée, pour éclaircir ou opacifier le vitrage électrochrome 7 et adapter ainsi la récupération de chaleur par le capteur solaire 1. L'ajustement énergétique obtenu grâce à l'invention permet d'éviter la surchauffe et la dégradation résultante du fluide caloporteur, autorise l'utilisation de matériaux et de composants techniques économiques et autorise la réduction du 25 volume de stockage de l'accumulateur thermique 7. L'absence de surchauffe de l'installation solaire en augmente la durée de vie et en réduit le besoin et la fréquence des opérations de maintenance. Selon une variante avantageuse non représentée de l'invention, les fonctions de capteur 6 d'ensoleillement et de source 10d d'énergie électrique peuvent être 30 assurées simultanément par une ou plusieurs cellules photovoltaïques, et l'ajustement énergétique peut dans ce cas être effectué par un circuit analogique d'asservissement. Egalement, sans sortir du cadre de la présente invention, la commande unique 10c peut être remplacé : par un relais électrique à impulsion de polarisation/dépolarisation, par un interrupteur ou un relais asservi à la température du fluide caloporteur, par un interrupteur ou un relais asservi à l'ensoleillement, ou par une combinaison d'un ou plusieurs des éléments précités avec un ou plusieurs éléments précités ou fonctionnellement équivalents. According to the invention, the solar collector 1 is provided, at least over most of the solar radiation capture surface, with a means 7 for filtering or treating incident solar radiation. The means 7 for filtering or treating the incident solar radiation advantageously comprises an electrochromic glazing 7 made of electrochromic glass or of an electrochromic transparent material, provided with an electrode 8 forming anode and a cathode electrode 9. The anode 8 and the cathode 9 are connected to an electric circuit 10 of polarization and depolarization, which comprises a pair of inverter switches 10a, 10b actuable by a common command 1 Oc and which comprises a 10d electrical source of polarization / depolarization . The operation of the device is as follows: according to the appreciation of the operator, the meteorological conditions, or the temperature indications provided by a sensor or temperature indicator of the coolant and / or a sensor or indicator 6 of sunshine, the operator actuates or not control 20 1Oc appropriately, to lighten or opacify the electrochromic glazing 7 and thus adapt the heat recovery by the solar collector 1. The energy adjustment obtained through the invention allows for avoid overheating and the resulting degradation of the coolant, allows the use of materials and economical technical components and allows the reduction of the storage volume of the heat accumulator 7. The absence of overheating of the solar installation increases the service life and reduces the need and frequency of maintenance operations. According to an advantageous variant, not shown, of the invention, the functions of the sun sensor 6 and the source sensor 10d of electrical energy can be provided simultaneously by one or more photovoltaic cells, and the energy adjustment can in this case be carried out by an analog servo circuit. Also, without departing from the scope of the present invention, the single command 10c can be replaced: by an electrical relay with polarization / depolarization pulse, by a switch or a relay controlled by the temperature of the coolant, by a switch or a relay enslaved to sunshine, or by a combination of one or more of the aforementioned elements with one or more of the aforementioned or functionally equivalent elements.

En référence à la figure 2, une autre installation solaire comporte un capteur solaire 11 incluant un serpentin 12 de circulation du fluide caloporteur, une pompe 13 de circulation et un accumulateur thermique 14, par exemple un échangeur couplé avec un circuit de chauffage domestique. L'installation solaire comporte au moins un capteur représentatif d'une température, par exemple un capteur 15 de température de fluide caloporteur émettant un signal de température par une liaison 15a filaire ou non filaire, et/ou un capteur 16 de température d'échauffement solaire ou d'ensoleillement émettant un signal de température par une liaison 16a filaire ou non filaire. Selon l'invention, le capteur solaire 11 est muni au moins sur la majeure 15 partie de la surface de captation du rayonnement solaire d'un moyen 17 de filtration ou de traitement du rayonnement solaire incident. Le moyen 17 de filtration ou de traitement du rayonnement solaire incident comporte avantageusement un vitrage 17 électrochrome, en verre électrochrome ou en matière transparente électrochrome muni d'une électrode 18 formant anode et 20 d'une électrode 19 formant cathode. L'anode 18 et la cathode constituent les bornes d'un circuit électrique 20 de polarisation et de dépolarisation, qui comporte une paire de relais inverseurs 20a, 20b impulsionnels de liaison à une source électrique 21 de polarisation/dépolarisation. Les relais inverseurs 20a, 20b sont commandés par un calculateur 22 25 d'asservissement qui reçoit des informations, des consignes ou des signaux d'entrée, par exemple un signal de température de fluide caloporteur par une liaison 15a, ou un signal d'ensoleillement: par une liaison 16a, ou un signal de température d'ambiance. Le calculateur 22 d'asservissement est de préférence programmable et peut notamment comporter un microcontrôleur.With reference to FIG. 2, another solar installation comprises a solar collector 11 including a coil 12 for circulating the coolant, a circulation pump 13 and a heat accumulator 14, for example an exchanger coupled with a domestic heating circuit. The solar installation comprises at least one sensor representative of a temperature, for example a heat transfer fluid temperature sensor 15 emitting a temperature signal via a wired or non-wired link 15a, and / or a temperature sensor 16 for heating up solar or sunshine emitting a temperature signal by a wired or non-wired link 16a. According to the invention, the solar collector 11 is provided with at least a portion of the solar radiation collecting surface of a means 17 for filtering or treating incident solar radiation. The means 17 for filtering or treating incident solar radiation advantageously comprises an electrochromic glass 17, electrochromic glass or electrochromic transparent material provided with an electrode 18 forming anode and a cathode electrode 19. The anode 18 and the cathode constitute the terminals of a polarization and depolarization electrical circuit 20, which comprises a pair of inverter 20a, 20b pulsing relay links to a polarization / depolarization electrical source 21. The inverting relays 20a, 20b are controlled by a control computer 22 which receives information, setpoints or input signals, for example a heat transfer fluid temperature signal via a link 15a, or a sunshine signal. by a link 16a, or a room temperature signal. The control computer 22 is preferably programmable and may include a microcontroller.

30 Le programme à exécuter par le microcontrôleur est adapté à l'application choisie : production d'eau chaude, chauffage domestique, ou autre utilisation de chaleur, tout en tenant compte des objectifs de protection de l'installation par suppression des surchauffes et de régulation énergétique par ajustement aux besoins de production et de consommation de chaleur. L'invention décrite en référence à plusieurs modes de réalisation particuliers n'y est nullement limitée, mais couvre au contraire toute modification de forme et 5 toute variante de réalisation dans le cadre et l'esprit de l'invention. The program to be executed by the microcontroller is adapted to the chosen application: production of hot water, domestic heating, or other use of heat, while taking into account the objectives of protecting the installation by eliminating overheating and regulating energy by adjusting to the needs of production and heat consumption. The invention described with reference to several particular embodiments is not limited thereto, but on the contrary covers any modification of form and any variant embodiment within the scope and spirit of the invention.

Claims (10)

Revendicationsclaims 1.- Dispositif de contrôle énergétique, notamment pour panneau solaire, comportant un moyen (7, 17) de filtration ou de traitement du rayonnement solaire 5 incident. 1.- Energy control device, in particular for solar panel, comprising means (7, 17) for filtering or treating incident solar radiation. 2.- Dispositif selon la revendication 1, comportant un capteur solaire (1, 11) à circulation (2, 12) de fluide caloporteur muni au moins sur la majeure partie d'une surface de captation du rayonnement solaire d'un vitrage (2, 12) electrochrome. 2.- Device according to claim 1, comprising a solar collector (1, 11) with circulation (2, 12) of heat transfer fluid provided at least on the major part of a solar radiation capture surface of a glazing unit (2 , 12) electrochrome. 3.- Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le 10 moyen (7, 17) de filtration ou de traitement du rayonnement solaire incident est un moyen polarisable et dépolarisable par un moyen (10d, 21) électrique. 3.- Device according to claim 1 or 2, characterized in that the means (7, 17) for filtration or treatment of incident solar radiation is a polarizable means and depolarizable by means (10d, 21) electrical. 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le moyen (7, 17) de filtration ou de traitement du rayonnement solaire incident comporte une électrode (8, 18) formant anode de polarisation/dépolarisation 15 et une électrode (9, 19) formant cathode de polarisation/dépolarisation. 4.- Device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the means (7, 17) for filtration or treatment of incident solar radiation comprises an electrode (8, 18) forming anode polarization / depolarization And a polarization / depolarization cathode electrode (9, 19). 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un capteur (6, 16) d'ensoleillement ou de température d'échauffement solaire. 5.- Device according to any one of the preceding claims, comprising a sensor (6, 16) sunshine or solar heating temperature. 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, 20 comportant un capteur (7, 17) de température de fluide caloporteur. 6. Device according to any one of the preceding claims, 20 comprising a sensor (7, 17) coolant temperature. 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un moyen (10c, 22) de commande électrique du dispositif. 7.- Device according to any one of the preceding claims, comprising means (10c, 22) for electrical control of the device. 8.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la commande électrique du dispositif est une commande électrique impulsionnelle. 25 8.- Device according to claim 7, characterized in that the electrical control of the device is a pulse electrical control. 25 9.- Dispositif selon la revendication 7 ou la revendication 8, caractérisé par le fait que le moyen (22) de commande électrique du dispositif est un moyen programmable. 9.- Device according to claim 7 or claim 8, characterized in that the means (22) for electrical control of the device is a programmable means. 10.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé par le fait que le moyen (22) de commande électrique du dispositif comporte un 30 microcontrôleur. 10.- Device according to any one of claims 7 to 9, characterized in that the means (22) for electrical control of the device comprises a microcontroller.
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