OA10450A - Chauffe-eau solaire thermique - Google Patents

Description

4 010450

5* DESCRIPTION 5 La présente invention concerne un chaut'l'e-eau solaire thermique.

Les chauffes-eau solaires thermiques connus ont descapteurs thermiques et des ballons de stockage. Ces capteurs 10 thermiques sont constitués d’absorbeurs noirs : tubes en cuivreet tôles en aluminium comprenant deux collecteurs principaux etune échelle de tubes. Les ballons de stockage sont constituésd’un cylindre externe en tôle noire, d’une couche d’isolant etd’un cylindre interne. 15 Mais l’expérience montre que pour ces types de chauffes-eau, dans les périodes de faible ensoleillement, surtoutpendant les périodes de grandes fraîcheurs, leur rendement baissetrès vite. Pour remédier à cela, une résistance d’appoint estprévue dans l’installation : d’ou l’intervention d’une 20 consommation de courant alternatif. Cette intervention del’électricité alternative annule l’aspect purement thermique deces chauffes-eau solaires, aussi, au cas ou le ballon interne destockage serait défectueux, il est pratiquement impossible de leréparer sans dommage sur le ballon externe puisque l’ensemble est 25 soudé et bien refermé à l’installation.

Le but de l’invention est l’amélioration de ceschauffes-eau solaires pour· avoir un meilleur rendement thermiqueavec une plus petite surface de capteurs sans nécessitéd’intervention de résistance électrique d’appoint. Le ballon de 30 stockage aussi est amélioré pour permettre de sortir facilementle ballon interne et de le réparer en cas de problème technique.

Le chauffe-eau conforme à l’invention comprend deuxparties principales décrites dans la figure N'1 : c’est à dire des capteurs thermiques (24 ) et un ballon de stockage (25 ) . 35 La figure N'2 décrit les différentes parties d’un capteur thermique. Celui-ci est constitué d’un coffre (16) enaluminium qui entraîne une stabilité permanente en atmosphèrehumide, saline ou agressive, car l’aluminium résiste bien à lacorrosion, d’un isolant (14) qui est une mousse polyester qui 40 recouvre la partie intérieure du coffre sur une épaisseur de4,5cm. Le capteur comprend aussi un absorbeur (13) qui estconstitué d’une tôle d’aluminium de dimensions variables et detubes en cuivre. Ces tubes sont constitués de deux collecteurset d’un réseau de tubes parallèles et un double vitrage (12) qui

Z 010450 i rend le système opaque aux ultra-violets : les couches d’airenfermées entre ces deux plaques de verre (12) au dessus del’absorbeur jouent le rôle d’isolateur, réduisant les pertes parrayonnement et en cas de faible ensoleillement, les ultra-violets 5 piégés par le double vitrage (12) chauffent bien le capteur. Lesverres sont fixés par un profilé aluminium ( 11 ) vissé. Desailettes rectangulaires (3) sont fixées sur les tubes (2) etaugmentent l’aire de transfert de chaleur (figure N“1 ) .

La figure N‘3 décrit le ballon de stockage qui comprend 10 un cylindre externe en tôle noir (17) et un cylindre interne entôle galvanisée ou inox (17’ ), une couche d’isolation thermique(10), un déflecteur (23) au bas de la citerne interne afin defreiner le jet d’eau froide arrivant par le bas du ballon : ceciévite une montée du jet d’eau froide jusqu’à la partie constituée 15 d’eau chaude. Un système de dépressurisation (19) ou clapet(figure 4) a été installé à la partie supérieure du ballon pourévacuer le surplus de vapeur en cas de surpression pour éviterune éventuelle explosion du système. Le système décrit sur lafigure N‘4, est constitué d’un ressort (4) calibré, aux 20 extrémités duquel sont installés deux disques. En cas de fortepression sur le disque (5) le ressort (4) se comprime et lavapeur s’échappe par le trou (6), le disque (7) reste immobilisépar la base (8) du cylindre . La partie supérieure du cylindreextérieur est présentée en couvercle pour permettre en cas de 25 besoin d’entretien de sortir le réservoir intérieur. L’ensemblereste très étanche.

Le fonctionnement du chauffe-eau solaire est représentépar la figure N‘1 . L’eau froide entre dans le ballon par le tube(9), puis ressort par le tube (21) pour aller dans les capteurs. 30 Au fur et à mesure que l’eau rentre dans les différents capteurs,elle s’échauffe et monte par thermosiphon dans le ballon àtravers le tube (20) pour ressortir par le tube (18) vers1’ut ilisat ion.

En matière d’échange 35 le flux thermique qui entre parconduction dans l’élément parla face située à la distance x thermique au niveau des ailettes: au flux thermique qui sortpar conduction de l’élémentpar la face située à ladistance (x + dx ) le flux thermique qui sortpar convection de lasurface entre x et (x + dx ) 40 + 010450

Nous utilisons ici des ailettes rectangulaires de largeur bd’épaisseur e telles que b >> ele périmètre P = 2 . (b + e) = 2bla section transversale de l’ailette A = b.e et 5 | h.P jl/2avec m = |------|

I k.A I 2.h |l/2 10 le flux de chaleur transmis par l’ailette est : 1/2

Ts - Tf) * h : coefficient d’échange de chaleur entre la surface de l’ailette et le tube 15 * A = constante : section transversale de l’ailette * K : conductivité thermique du matériau (aluminium) : uniforme * m : masse des ailettes * Ts : température de la surface des tubes * Tf '.température à l’infini

Avec les ailettes, le flux total de chaleur du capteur estaugmenté de 50% par rapport à un capteur sans ailettes. 20

Claims (3)

1. 010450 REVENDI CATION

   1. Chauffe-eau solaire thermique composé des éléments suivantspour augmenter la surface de transfert de chaleur et de réduireles pertes par rayonnement en cas de faible ensoleillement sans 5 besoin d’intervention électrique extérieure: a) des capteurs constitués d’un absorbeur avec tôle aluminiumsur laquelle sont fixés les tubes en cuivre munis d’ailettesrectangulaires qui ont pour rôle d’augmenter L’aire de transfertde chaleur ; 10 b) un double vitrage qui rend les capteurs opaques aux ultra- violets .
2. 2. Chauffe-eau solaire muni d’un dépressurisateur (clapet)installé à la partie supérieure du ballon pour évacuer le surplusde vapeur en cas de surpression pour éviter une éventuelle 15 explosion du système.
3. 3. Chauffe-eau solaire muni d’un couvercle permettant de sortirle réservoir intérieur pour des besoins d’entretien.