WO2009139611A2 - Système et procédés pour capter et distribuer l'énergie solaire thermique en collectivité - Google Patents

Système et procédés pour capter et distribuer l'énergie solaire thermique en collectivité Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a system and methods for collecting and distributing solar thermal energy in community. It concerns in general and in the first place the field of hot water. Secondly, it concerns the field of solar thermal collectors, and in particular flat collectors and those of the vacuum tube type. It concerns thirdly and more particularly the field of sanitary water distribution systems and in particular that of hot water in community with all its components.
  • the recommendations of the specialists and the practices of many installers - according to the countries and the regions - show various solutions and adaptations according to the following factors: the quantitative needs , the degree of sunshine, the characteristics of the sensors, the overall efficiency possible or sought, the financial envelope allocated, the cost of the backups, finally local standards and regulations, such as for example the Guarantee of Solar Results promoted in France and its equivalents in other countries (other examples, the Passive House in
  • the object of the present invention is to present and describe a global solution of system and methods for collecting and distributing solar thermal energy in community, intended to overcome the aforementioned drawbacks of current solutions.
  • the invention thus makes it possible to a large extent to perfect the thermal storage for longer periods; it also allows, and economically, to allocate a specific heat quota to each user. It also makes it possible to remarkably minimize or even dispense with the usual energy booster. Furthermore, the invention provides the possibility of not using the electrical energy for the operation of circulators, probes, ... and other control equipment, which results in better energy savings and simpler installations . Finally, as will be explained below, the invention results in modular assemblies simpler to maintain, to repair, and thus allows a less expensive access to solar energy.
  • thermodynamic systems some patented by companies DAEVILER CHRYSLER, MATSUSHITA ELECTRIC , SGL or ZAB Bayera Bay, or the inventors Marius POCOL and Constantin PANDURU and based on the use of the principles of heat pumps of various types.
  • the hot source may be solar radiation, but also the air (relatively hot) external or internal (when it is simultaneously to refresh a room).
  • the cold source is the sanitary water that it is to heat back.
  • patents No. EP 1 572 479, EP 1 632 734, US Pat. No. 5,680,898, US 2005/0258349, WO 2006/034829 and WO98 / 11397 it is possible to consult patents No. EP 1 572 479, EP 1 632 734, US Pat. No. 5,680,898, US 2005/0258349, WO 2006/034829 and WO98 / 11397.
  • thermodynamic device based on a system comprising, in addition to conventional elements of thermodynamic systems, at least 2 or even at least 3 distinct elements for the storage of the heat.
  • thermal planar sensors are mainly fixed on terraces, facing south and inclined at an average value corresponding in many cases to the latitude of the place of residence. installation. This way of doing things from the practice makes it possible to capture average solar energy throughout the year, which, on the other hand, especially in countries with moderate temperatures (Europe for example), also makes it possible to use as coolant a simple brine, to remove the frost captors from the winter period and cold nights.
  • the sensors are simply equipped with devices such as safety valves to prevent overpressure due to overheating.
  • planar sensors have a lower yield than vacuum tube collectors (indicative: 60% against 80% on average), and on the other hand the systems oriented according to the position of the sun have a yield of some 33% higher (for information only). Finally, the planar sensors function poorly in covered weather and at the beginning and end of the day, resulting in a further reduction in yield. Conversely, the vacuum sensors allow a quick start in the morning and remain operational again with little sunshine, in case of overcast and late afternoon.
  • the present invention advocates the use of oriented vacuum tube sensors.
  • these sensors use either a pressurized primary circuit with brine, or preferably a stable thermal fluid at high temperature, making unnecessary safety devices for overpressure. Such a fluid will be indicative and preferential a mineral oil.
  • a pressurized primary circuit with brine or preferably a stable thermal fluid at high temperature, making unnecessary safety devices for overpressure.
  • Such a fluid will be indicative and preferential a mineral oil.
  • the circuit and the exchangers which allow to transfer the energy stored by the sensors to the secondary circuit of use of hot water; these elements, together with the sensors, constitute in the case of the prior art, the primary circuit.
  • the primary circuit is here limited mainly to the sensors, and to the piping that will conduct the heat transfer fluid to the main storage tank to extend - in a closed circuit - by returning to the sensors, the heat transfer fluid colder. This avoids the configuration of the prior art which provides exchangers placed immediately between the sensors and their piping, and the hot water tank (and their possible subsequent, placed generally in series).
  • the hot water is stored in one or more balloons; this water is then used by the users, who thus draw directly to the upper part of the balloon.
  • this way of doing things can not avoid parasitism from one consumer to another, because of the disadvantages of the "first come, first served" system.
  • disadvantage also serious the fact of drawing the hot water, naturally stored in the upper part, does not guarantee a perfect continuity of stratification tempretartures, which results in over-cool hot water normally available for the community. Indeed, the rise of cold water injected at the bottom of the tank can - despite the existence of deflectors - be made without causing unwanted movements to the upper level where the hot water is drawn by one or more consumers.
  • the invention advocates, as set forth in the claims, the use of a single reservoir, in which consumers draw - not hot water - but only heat, by means of individual exchangers immersed in the superheated heat transfer fluid of the tank.
  • the latter directly supplied by the solar collectors, in hermetic closed circuit, is preserved from the disordered movements of the coolant, which is simply injected from the top of the tank and discharged from the bottom by a low flow pump.
  • the superheated heat transfer liquid from the sensors is, in a preferred arrangement, injected into several upper zones of the tank, each corresponding to a user. These zones are vertically isolated so that the cooling of one does not lead to that of the neighboring zone.
  • each user benefits from a real hot water quota, which moreover can be predetermined to the installation according to the needs - for example of the surface of the premises.
  • Another advantage resulting from this special provision is the fact that the flow rate of the coolant is significantly lower than in the case of conventional systems, given
  • the present invention by advocating the much greater concentration of thermal energy received from the sun, in a single tank, the allocation of thermal quotas to users, the use of high performance sensors possibly oriented, allows to consider the suppression of the thermal booster usually used in the prior art.
  • the recommended solution compatible with the present invention is the use of instantaneous water heaters - preferably electric - directly on the loop of each user. . In this way, this extra will be strictly limited to each user, and in the necessary time interval.
  • the display of an outlet temperature setpoint on the electric water heater will take into account the inlet temperature, so that the addition of makeup to water from the solar system will be minimal. If, for example, the solar hot water is already at 35 ° C, it will suffice to note the difference separating it from the desired temperature: if the latter is 50 ° C., an additional 15 ° C. will suffice to fill the gap. need.
  • the thermal sampling by each user is preferably effected at the very moment of use - and not in a continuous manner - which has the effect of preserving in the collective tank all the heat not yet called.
  • This arrangement is achieved by arranging a loop individual circulation consisting essentially of a closed circuit piping, ranging from the inlet of cold water network and passing through an individual heat exchanger (preferably coil type, placed in the allocated area of the solar collective heat reservoir), then returning in loop while allowing the internal distribution of hot water to the tap of the specific room by means of the ad hoc taps.
  • this loop feeds a well insulated tank installed in the individual room (such as an apartment) and that the user fills a few minutes before use, by operating an automatic cixculator.
  • a flow rate of 10 liters / min can fill a bath tank of 100 liters in 10 minutes, just before the bath for example.
  • the circulation of the heat-transfer fluid must be well regulated to avoid excessive overheating of the thermal sensors: this will be done by direct or preferably differential measurements, so that any excess of temperature at the level of the sensors will result in heat transfer towards the reservoir: hence the importance for the latter to be constituted as a true heat accumulator, which excludes fluids such as water, whose accumulation capacity is relatively low, and which presents the danger of change of state, even with glycol type additives.
  • the storage tank will be dimensioned by calculation for cases of non-use of prolonged hot water.
  • solar cells orientable, so as to maintain a load of optimal batteries, especially during the long nights of winter and on occasion of heaven bored.
  • the heat storage tank - or, optionally, a plurality of individual individual storage tanks - has (or have) a second role of distributing the heat quotas allocated to each user.
  • thermal zones are provided by vertical separations, and this according to the shape and structure of each accumulator tank; the objective to be realized by these separations is not to constitute hermetic enclosures to the circulation of the coolant, but only to thermally isolate and sufficiently each compartment of the other, to avoid the cooling of a zone not used by another in the course of temperature drop via the exchanger it contains, in use. It is therefore necessary to optimize these volumes efficiently thermally and equitably to the operation.
  • the individual zones will preferably be parallel portions occupying the width of the reservoir and aligned on the longer axis.
  • the inter-zone isolations will be simple parallel vertical partitions occupying transverse sections of the reservoir.
  • the coolant - typically a thermal fluid - is in a closed circuit between the solar collectors and the storage tank; because of the division of the latter into individual zones for the extraction of heat, the supply of these zones will be from above by a characteristic star device, so that each zone will receive exactly the predetermined flow, and therefore the amount of heat needed.
  • a characteristic star device so that each zone will receive exactly the predetermined flow, and therefore the amount of heat needed.
  • the hot water tanks are placed near the solar collectors.
  • this is partly to avoid the problem, because the multiple departures towards the users, although at a lower temperature (thus normally less unfavorable to the thermal losses towards the ambient environment) end up, by the number, by constituting losses important, and higher insulation cost, because these departures are from the top of the building.
  • the accumulator tank is better positioned at the lowest point of the building, and preferably in a buried enclosure, which contributes effectively to the thermal insulation.
  • the invention thus allows the design, implementation and operation of more rational solar hot water production systems, capable of self-sufficiency without other electrical, thermal or other additional, and this because of a new overall design, and the introduction of more efficient thermal and hydraulic exchange factors. Due to the continuous orientation recommended for solar collectors, and in particular the vacuum tube type recommended or the like, the system thus defined is capable of a minimum dimensioning ("downsizing").
  • Figure 1 Plate I is the development of the whole system with its main components, out of regulation.
  • Figure 2 Plate II shows an individual secondary circuit comprising in particular the exchanger in the preferred form of a submerged coil, and a booster in the form of an instantaneous water heater.
  • FIG. 3 Plate II shows the distribution of the zones in two different reservoirs: a cylindrical and a parallelepipedic one. Notes on the illustrations:
  • the exchanger (Plate I Figure 1, (7)) corresponds to a single zone, each zone having his own.
  • the star distributor (or spider) (Plate I Figure 1, (3)) has as many outputs as there are individual zones of thermal draw.
  • FIG. 8 of Plate II Figure 2 shows an instantaneous electric water heater, or optional gas, ... etc.
  • Figure 3 of Plate II represents two heat storage tanks seen from above, one with a round section (a), and the other parallelepiped (b). There are shown individual zones (11), respectively 4 and 5, the thermal separations and the external thrust insulation (10). In (b), we notice an area larger in volume than the others.
  • VARIANTS The invention naturally lends itself to several constituent possibilities derived from the preferential arrangements described herein.
  • the invention relates more particularly to the preferential arrangement recommended and illustrated herein, and which is optimally suitable for solving the problems posed, with installation costs, operating and maintenance perfectly reduced.

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Abstract

L'invention apporte une solution au problème de l'inefficacité relative des installations solaires d'eau chaude en concentrant la chaleur de capteurs solaires (1) à tubes sous vide orientables avec le soleil et alimentant un liquide thermique à haut coefficient calorifique. Ce liquide caloporteur est réparti dans un réservoir-accumulateur (4) en autant de zones isolées thermiquement (11) que d'utilisateurs, de telle sorte que chacun puise dans sa zone un quota prédéterminé de chaleur. L'optimisation des consommations énergétiques est renforcée par la présence de panneaux photovoltaïques ayant pour principal rôle le fonctionnement des organes de circulation et de régulation du fluide calorifique.

Description

Système et procédés pour capter et distribuer l'énergie solaire thermique en collectivité
Inventeur : Mohamed Yasser BERRADA
La présente invention a pour objet un système et des procédés pour capter et distribuer l'énergie solaire thermique en collectivité. Elle concerne en général et en premier lieu le domaine de l'eau chaude sanitaire. Elle concerne en second lieu le domaine des capteurs solaires thermiques, et notamment les capteurs plans et ceux du type à tubes sous vide. Elle concerne en troisième lieu et plus spécialement le domaine des systèmes de distribution d'eau sanitaire et notamment celui de l'eau chaude en collectivité avec tous ses composants.
Depuis l'apparition des systèmes de captage de l'énergie solaire thermique susmentionnés, et en raison de la diffusion croissante de ces systèmes et de la baisse progressive de leurs prix, plusieurs types de capteurs ainsi que de systèmes complets sont développés, et il est aisé de comprendre que les fabricants tentent naturellement de baisser les coûts de ces systèmes et leurs composants, lesquels sont actuellement - en cette période d'énergies fossiles plus chères et de moins en moins disponibles - bien partis pour être compétitifs avec les systèmes classiques basés sur les hydrocarbures ou l'électricité.
En ce qui concerne l'aspect distibution de l'eau chaude proprement dite, les préconisations des spécialistes et les pratiques de nombreux installateurs - selon les pays et les régions - montrent diverses solutions et adaptations en fonction des facteurs ci-après : les besoins quantitatifs, le degré d'ensoleillement, les caractéristiques des capteurs, l'efficacité globale possible ou recherchée, l'enveloppe financière allouée, le coût des appoints, enfin les normes locales et la réglementation, telle par exemple la Garantie de Résultats Solaires promue en France et ses équivalents dans d'autres pays (autres exemples ; la Maison passive en
Allemagne, le standard Minergie en Suisse et en Autriche, le Green Building Challenge, LEEDS, ...etc). Ces facteurs, notamment, influent directement sur la qualité, les caractéristiques et le nombre de composants inclus dans une installation d'eau chaude solaire. En effet, celle-ci peut aller d'une configuration simple à une configuration très sophistiquée, cette dernière souvent liée avec une dimension nettement plus importante de l'installation. H va de soi dès lors que les résultats obtenus seront variables en fonction de chaque conception et de chaque installation.
C'est pourquoi aussi, de nombreux systèmes thermiques pour capter le soleil et distribuer l'eau chaude solaire thermique en collectivité peuvent être considérés comme sous-opimisés. En effet, d'une part, il n'existe pas de consensus sur un système "universel", et d'autre part la majorité de ceux actuellement commercialisés nécessitent un appoint thermique direct par le gaz, le fioul ou l'électricité, et ce non seulement en période hivernale mais également le matin, alors que les besoins sont à leur apogée. D va de soi que cet appoint est de nature à compliquer les installations d'une part, et d'autre part à en amoindrir l'intérêt économique et écologique.
Par ailleurs, se posent des problèmes de répartition, entre les utilisateurs, de l'apport thermique global, les plus grands utilisateurs étant amenés à consommer plus que d'autres dans les systèmes actuels, et pour mieux dire, à consommer la part d'autres utilisateurs, selon le système "premier arrivé premier servi". De nouveau, ces inconvénents permis par les limitations des technologies actuelles ne peuvent que diminuer l'intérêt de l'eau chaude solaire collective dans son stade de développement acuel. L'objet de la présente invention est de présenter et de décrire une solution globale de système et procédés pour capter et distribuer l'énergie solaire thermique en collectivité, destiné à surmonter les inconvénients sus-mentionnés des solutions actuelles.
L'invention permet ainsi dans une large mesure de parfaire le stockage thermique pour des durées plus longues ; elle permet également, et de façon économique, d'allouer un quota calorifique déterminé à chaque utilisateur. Elle permet aussi de manière remarquable de minimiser, voire de se passer de l'appoint énergétique habituel. Par ailleurs, l'invention donne la possibilité de ne pas utiliser l'énergie électrique pour le fonctionnement des circulateurs, sondes, ...et autes appareillages de régulation, ce qui a pour résultats de meilleures économies d'énergie et des installations plus simples. Enfin, comme il sera exposé ci-après, l'invention résulte en des ensembles modulaires plus simples à entretenir, à réparer, et permet ainsi un accès moins onéreux à l'énergie solaire.
L'un des objectifs ultimes de l'intention est ainsi la conception de systèmes à haute densité énergétique, de telle sorte à faire franchir à l'industrie de l'eau chaude solaire la dernière étape qui la sépare encore d'une totale autonomie vis-à-vis d'autres types d'énergies, principaement non renouvelables.
Par comparaison et référence avec l'état actuel de la technique, la présente invention se place parmi un certain nombre d'innovations, dont certaines parmi les plus significatives, et notamment les systèmes thermodynamiques, dont certains brevetés par les sociétés DAEVILER CHRYSLER, MATSUSHITA ELECTRIC, SGL ou ZAB Bayera Bay, ou encore les inventeurs Marius POCOL et Constantin PANDURU et basés sur l'utilisation des principes des pompes à chaleur de divers types. Dans certains de ces cas, la source chaude peut être le rayonnement solaire, mais également l'air (relativement chaud) externe ou interne (lorsqu'il s'agit simultanément de rafraîchir un local). Bien entendu , la source froide est l'eau sanitaire qu'il s'agit de réchauffer par contrecoup. On peut consulter à ce titre les brevets N° EP 1 572 479, EP 1 632 734, US 5,680,898, US 2005 / 0258349, WO 2006/034829 et WO98/11397.
Enfin, on se référera au brevet WO/2008/037896, invention qui propose un dispositif thermodynamique basé sur un système comprenant, en plus d'éléments classiques des systèmes thermodynamiques, au moins 2, voire au moins 3, éléments distincts pour le stockage de la chaleur.
- d'autres brevets concernent plus particulièrement les diverses parties des systèmes de chauffage d'eau sanitaire, mais en raison de la profusion de ces titres, il n'est pas nécessaire d'en détailler la liste. En revanche, il est intéressant pour l'intelligence de la présente invention, de mentionner les divers types existants de circuits capteur/ballon de stockage: Schéma 1 : direct; circulation : forcée Schéma 2 : échangeur interne; circulation : forcée, 1 pompe Schéma 3 : échangeur externe; circulation : forcée, 2 pompes Schéma 4 : direct ; circulation: thermosiphon Schéma 5 : échangeur interne; circulation : thermosiphon
Seuls les schémas 2 et 3 sont utilisés dans les installations collectives dans les pays moyennement tempérés. En effet : d'une part, les circuits directs ne sont pas compatibles avec les risques de gel et la réglementation sanitaire en général; d'autre part les contraintes du thermosiphon en termes d'installation - position des capteurs et du ballon - limitent son utilisation à de petits modules.
Pour bien comprendre, dans ce qui suit, l'intérêt de la présente invention, il convient de se représenter les systèmes de réception solaire thermique destinés à la distribution d'eau chaude collective comme des installations d'équipements fonctionnant de manière intégrée, comprenant cinq sous-ensembles : 1) Le captage de l'énergie solaire. 2) Le transfert de Ia chaleur (sus-catégorisé). 3) Le Stockage. 4) L'Appoint et 5) La Distribution de l'eau.
L'analyse spécifique qui suit de chaque sous-ensemble, et sa comparaison critique avec l'état de la technique antérieure permettront de mieux comprendre les apports de la présente invention, tant pour les fonctions principales que pour l'ensemble du système auxquels les nouvelles dispositions vont concourir pour fournir des résultats nouveaux en termes techniques, fonctionnels et économiques. Η va de soi que les préconisations ci-après selon l'esprit de l'invention ne sont pas limitatives, l'intérêt principal en étant d'illustrer les dispositions préconisées et ce pour permettre la possibilité de réalisations simples mais effectives, par l'homme de l'art.
1. Le captage de l'énergie solaire. Dans la majorité des systèmes actules, pour des raisons de simplicité et de fiabilité des installations, on utilise des capteurs thermiques plans fixés majoritairement en terrasse, orientés plein sud et inclinés selon une valeur moyenne correspondant dans beaucoup de cas à la latitude du lieu d'installation. Cette façon de faire issue de la pratique permet de capter une énergie solaire moyenne tout au long de l'année, ce qui d'autre part, notamment dans les pays moyennenement tempérés (Europe par exemple), permet aussi d'utiliser comme fluide caloporteur une simple eau glycolée, pour soustraire les capeurs au gel de la période hivernale et des nuits froides. Durant l'été, les capteurs sont simplement munis de dispositifs tels que soupapes de sécurité pour parer aux éventuelles surpressions dues aux surchauffes.
Cette manière de faire est naturellement sous-optimale : elle correspond en effet a une approche où les usagers utilisent l'énergie solaire en tant que recours plutôt secondaire, destiné à alléger les factures d'énergie. En effet, d'une part les capteurs plans ont un rendement moindre que celui des capteurs à tubes sous vide (à-titre indicatif : 60% contre 80% en moyenne), et d'autre part les systèmes orientés suivant la position du soleil ont un rendement supérieur de quelques 33% (à titre indicatif). Enfin, les capteurs plans fonctionnenet médiocrement par temps couvert et en début et fin de journée, d'où une diminution supplémentaire de rendement. A contrario, les capteurs sous vide permettent un démarage rapide le matin et restent opérationnels encore avec peu d'ensoleillement, en cas de ciel couvert et en fin de journée. La présente invention, tel qu'établi dans les revendications, préconise l'utilisation de capteurs à tubes sous vide orientés. De plus, pour permettre une mise en température plus élevée, ces capteurs utilisent soit un circuit primaire pressurisé avec eau glycolée, soit de préférence un fluide thermique stable à haute température, rendant inutiles les dispositifs de sécurité pour la sur-pression. Un tel fluide sera à tite indicatif et préférentiel une huile minérale. Pour mieux comprendre l' argumentation qui suit, il convient de noter que les capteurs sous vide peuvent connnaître des élévations en température de 2500C et même au-delà.
Ces préconisations auront pour principales conséquences positives la diminution de la surface des capteurs nécessaires, et la disponibilité plus grande de l'eau chaude, permettant de supprimer l' appoint énergétique, moyennant les dispositions spéciales de l'invention, tel que décrit ci-après.
2. Le transfert de la chaleur
On entend par là le circuit et les échangeurs qui permettent de transférer l'énergie emmagasinée par les capteurs vers le circuit secondaire d'utilisation de l'eau chaude; ces éléments, avec les capteurs, constituent dans le cas de Fart antérieur, le circuit primaire. Selon l'invention, le circuit primaire est ici limité principalement aux capteurs, et à la tuyauterie qui conduira le fluide caloporteur jusqu'au réservoir de stockage principal pour se prolonger - en circuit fermé - par le retour, vers les capteurs, du fluide caloporteur plus froid. On évite ainsi la configuration de l' art antérieur qui prévoit des échangeurs placés immédiatement entre les capteurs et leur tuyauterie, et le ballon d'eau chaude (et leurs suivants éventuels, placés généralement en série). Cette façon de faire permet de "concentrer" la chaleur accumulée directement dans un ballon approprié, situé à un emplacement qui sera préconisé préférentiellement dans une zone parfaitement stable et sans risque de la construction. De plus, il sera alors possible, selon l'invention, d'optimiser parfaitement la capacité d'accumulation thermique du réservoir, tant en intervenant sur son volume que sur le facteur "C" (Capacité calorifique du liquide caloporteur) et finalement sur l'isolation externe.
3. Le Stockage
Dans l'art antérieur, comme déjà susmentionné, le stockage de l'eau chaude s'effectue dans un ou plusieurs ballons ; cette eau est ensuite utilisée par les usagers, qui puisent ainsi directement à la partie supérieure du ballon. Comme déjà noté, cette façon de faire ne peut éviter le parasitisme d'un consommateur à l'autre, en raison des inconvénients du système "premier arrivé, premier servi". De plus, inconvénient également grave, le fait de puiser l'eau chaude, naturellement stockée en partie supérieure, ne garantit aucunement une continuité parfaite de la stratification des temprétartures, ce qui a pour résultat de sur-refroidir l'eau chaude normalement disponible pour la communauté. En effet, la remontée de l'eau froide injectée au bas du réservoir ne peut - malgré l'existence de déflecteurs - s'effectuer sans provoquer des mouvements intempestifs au niveau supérieur où l'eau chaude est puisée par un ou plusieurs consommateurs. De plus, en l'absence d'une isolation matérielle entre les couches d'eau, l'activité moléculaire de l'eau ne peut que conduire à une certaine homogénisation des temprétures, par gradients continus. Par opposition à ces pratiques, l'invention préconise, tel qu'établi dans les revendications, l'utilisation d'un réservoir unique, dans lequel les consommateurs puisent - non pas de l'eau chaude — mais uniquement de la chaleur, moyennant des échangeurs individuels immergés dans le fluide caloporteur surchauffé du réservoir. Ce dernier, directement alimenté par les capteurs solaires, en circuit fermé hermétique, est préservé des mouvements désordonnés du fluide caloporteur, lequel est simplement injecté par le haut du réservoir et refoulé à partir du bas par une pompe à faible débit. Tel que spécifié dans les revendications, le liquide caloporteur surchauffé en provenance des capteurs est, dans une disposition préférentielle, injecté en plusieurs zones supérieures du réservoir, correspondant chacune à un utilisateur. Ces zones sont verticalement isolées de telle sorte que le refroidissement de l'une n'entraîne pas celui de la zone voisine. Ainsi, chaque utilisateur bénéficie d'un véritable quota d'eau chaude, qui d'ailleurs peut être prédéterminé à l'installation en fonction des besoins - par exemple de la surface des locaux. Un autre avantage résultant de cette disposition spéciale est le fait que le débit du liquide caloporteur est nettement plus faible que dans le cas des systèmes classiques, compte tenu de
10 sa température nettement plus élevée. Cela a pour autre conséquence une excellente stratification des températures, dont le gradient du reste est faible, compte tenu du fait que le réservoir peut rarement être sur-refroidi, en raison du fait que, statistiquement, certains utilisateurs, en n'utilisant pas leur quota thermique à un moment donné, permettront au fluide caloporteur refoulé de garder une température moyenne, pondérée par l'utilisation des autres
^5 quotas en baisse. En résumé, le prélèvement d'un quota thermique est plus avantageux pour l'exploitation en collectivité (que celui direct de l'eau chaude collective), du fait que chaque utilisateur est principalement affecté par sa seule consommation, indépendamment des autres.
4. L'Appoint
La présente invention, en préconisant la concentration bien plus grande de l'énergie thermique 20 reçue du soleil, dans un réservoir unique, l'allocation de quotas thermiques aux utilisateurs, l'utilisation de capteurs à hautes performances éventuellement orientés, permet d'envisager la suppression de l'appoint thermique habituellement utilisé dans l'art antérieur. Toutefois, dans les pays très froids, et en cas de besoins occasionnels supérieurs en eau chaude, la solution préconisée compatible avec la présente invention consiste en l'utilisation de chauffe-eaux 25 instantanés - de préférence électriques - directement sur la boucle de chaque utilisateur. De cette manière, cet appoint sera strictement limité à chaque utilisateur, et dans l'intervalle de temps indispensable. De plus, raffichage d'une consigne de température de sortie sur le chauffe-eau électrique tiendra compte de la température d'entrée, si bien que l'apport de l'appoint sur une eau en provenance du système solaire sera minime. Si par exemple l'eau 30 chaude solaire est déjà à 35°C, il suffira de la relever de la différence la séparant de la température souhaitée : si cette dernière est de 500C, un appoint de 150C suffira pour combler le besoin.
5. La Distribution
Dans l'art antérieur, la distribution de l'eau Chaude solaire s'effectue en vrac (dans 35 l'indivision), dans le sens où chaque utilisateur ayant accès indistinctement aux(x) ballon(s) d'eau chaude, c'est seulement la facturation par compteur volumétrique individuel qui permet de connaître les consommations de chacun. La présente invention, en revanche, sépare d'emblée les consommateurs,' tant sur les plans volumétrique que thermique, comme expliqué ci-avant. De cette sorte, notamment dans les cas d'utilisateurs individuels facturés 40 séparément, il n'est pas nécessaire d'installer des compteurs individuels d'eau chaude, et de plus un totalisateur de contrôle global. Cela résulte en des sinstallations plus simples et moins coûteuses.
Bien plus, selon l'invention, et tel qu'établi dans les revendications, le prélèvement thermique par chaque utilisateur s'effecue de préférence au moment même de l'utilisation - et non de 45 façon continue - ce qui a pour effet de conserver dans le réservoir collectif toute la chaleur non encore appelée. Cette disposition est obtenue par l'aménagement d'une boucle individuelle de circulation comprenant essentiellement une tuyauterie en circuit fermé, allant de l'arrivée d'eau froide du réseau et passant dans un échangeur individuel (du type serpentin de préférence, placé dans la zone allouée du réservoir collectif de chaleur solaire), puis revenant en boucle tout en permettant la distribution intérieure d'eau chaude vers la robinetterie du local spécifique moyennant les piquages ad hoc. Le mouvement d'eau chaude dans cette boucle par un circulateur - tel qu'une petite pompe centrifuge - a pour seul but de préparer l'eau pour l'utilisateur, et a donc un caractère facultatif. Toutefois, une option intéressante selon l'invention, est que cette boucle alimente une cuve bien isolée installée dans le local individuel (tel qu'un appartement) et que l'utilisateur remplit quelques minutes avant l'utilisation, en actionnant un cixculateur automatique. A titre de simple exemple, un débit de 10 litres/min permet de remplir une cuve de bain de 100 litres en 10 minutes, juste avant le bain par exemple.
Il va de soi qu'en cas de besoin, comme déjà mentionné, un appoint - notamment instantané - ne pourra que parfaire la satisfaction des besoins des utilisateurs, tout en assurant des économies énergétiques maximales, et en permettant au surplus une juste comptabilisation des consommations individuelles.
Optimisation des capteurs solaires
Les principaux points au sujet des capteurs solaires ayant été susmentionnés, nous regroupons ici une préconisation complémetaire qui, selon l'invention, contribue aux économies d'énergie globale recherchées. En effet, une installation d'eau chaude solaire collective nécessite plusieurs appareils électriques et sondes (capteurs) pour fonctionner. Selon l'invention, on utilisera de préférence des panneaux phovoltaiques ainsi qu'un stockage électrique - tel que batteries - pour actionner ces différents appareils et capteurs. En particulier, la circulation du fluide calorifique doit être bien régulée pour éviter la surchauffe excessive des capteurs thermiques : ceci se fera par mesures directes ou de préférence différentielles, si bien que tout excès de température au niveau des capteurs résultera en transfert de chaleur vers le réservoir : d'où l'importance pour ce dernier d'être constitué en véritable accumulateur thermique, ce qui exclut des fluides tels que l'eau, dont la capacité d'accumulation est relativement basse, et qui présente le danger de changement d'état, même avec des additifs du type glycol. Cependant, pour éviter également une surchauffe excessive de tout le système en période estivale, le réservoir-accumulateur sera dimensionné par calcul pour des cas de non utilisation de l'eau chaude prolongée. Enfin, on utilisera utilement ici des cellules solaires orientables, de telle sorte à maintenir une charge des batteries optimales, et en particulier pendant les longues nuits d'hiver et à l'occasion de cieux ennuagés. Enfin, le calcul tiendra compte de régimes d'utilisation plus intensifs, qui pourraient nécessiter le fonctionnement des circulateurs, divers appareils de régulation et les sondes. En tout état de cause, le secours de ces installations solaires par l'électricité de réseau est également une précaution à prendre, laquelle n'augmentera pas sensiblement les coûts généraux de fonctionnement. Optimisation du réservoir-accumulateur de chaleur
Conformément à l'invention, tel que spécifié dans les revendications, le réservoir- accumulateur de chaleur - ou, en option une multitude de réservoirs-accumulateurs indidividuels isolés - a (ou ont) pour second rôle de répartir les quotas thermiques alloués à chaque utilisateur. Pour ce faire, des zones thermiques sont ménagées par des séparations verticales, et ce en fonction de la forme et de la structure de chaque réservoir-accumulateur ; l'objectif à réaliser par ces séparations n'est pas de constituer des enceintes hermétiques à la circulation du fluide caloporteur, mais uniquement d'isoler thermiquement et suffisamment chaque compartiment de l'autre, pour éviter le refroidissement d'une zone non utilisée par une autre en cours de baisse de température via l'échangeur qu'elle contient, en cours d'utilisation. Il convient donc d'optimiser ces volumes efficacement au plan thermique et de manière équitable à l'exploitation.
Si l'on considère un réservoir cylindrique, notre préconisation conformément à l'esprit de l'invention est tout d'abord de lui donner une forme générale telle que sa hauteur soit proche de son diamètre : de la sorte, la surface d'échange avec l'extérieur sera minimisée - et en conséquence le coût de l'isolation - et les zones individuelles pourront être de simples secteurs verticaux en forme de "portions de fromage" isolées entre elles. L'ensemble du réservoir est fortement isolé à l'extérieur.
Pour un réservoir plus important, notamment de forme prallèlipipédique, les zones individuelles seront préférentiellement des portions parallèles occupant la largeur du réservoir et alignées sur le plus grand axe. Dans un tel cas, les isolations inter-zones seront de simples cloisons verticales parallèles occupant des sections transversales du réservoir.
Alimentation du réservoir:
Selon l'invention, le fluide caloporteur - typiquement un liquide thermique - est en circuit fermé entre les capteurs solaires et le réservoir-accumulateur; du fait de la division de ce dernier en zones individuelles destinées à l'extraction de la chaleur, l'alimentation de ces zones se fera par le haut par un dispositif caractéristique en étoile, si bien que chaque zone recevra exactement le débit prédéterminé, et donc la quantité de chaleur nécessaire. De plus, étant donné le faible débit nécessaire de ces conduits, et le fait que les serpentins d'échange n'extraient que la chaleur, selon l'invention, il est aisé de comprendre que les mouvements internes du liquide thermique sont pratiquement réduits à ceux des molécules produisant la stratification des couches dans chaque zone. D. en résulte d'une part une parfaite répartition des quotas thermiques, et d'autre part des économies en matière de volumes de stockage, si on se réfère à l'art antérieur qui, dans des cas de grandes installations, prévoyait la mise en série de réservoirs de stockage, toujours collectifs, ce qui laisse posée la question des interférences des utilisateurs et la baisse imprévisibles des températures de l'eau chaude à l'utilisation, quelle que soit la conaissance des températures atteintes par le système à l'état initial.
Emplacement du réservoir-accumulateur :
Dans l'art antérieur, pour des raisons de minimisation des pertes thermiques du circuit primaire, les réservoirs d'eau chaude sont placés à proximité des capteurs solaires. Cependant, c'est là éluder en partie le problème, car les multiples départs vers les utilisateurs, bien qu'à une température moindre (donc normalement moins défavorable aux pertes thermiques vers le milieu ambiant) finissent, par le nombre, par constituer des pertes importantes, et un coût d'isolation plus élevé, en raison du fait que ces départs s'effectuent à partir du haut du bâtiment. Selon l'invention, le réservoir-accumulateur est mieux positionné au plus bas du bâtiment, et de préférence dans une enceinte enterrée, ce qui contribue efficacement à l'isolation thermique. Dans cette disposition préférentielle, bien que l'isolation des deux tuyaux (seulement) de descente du liquide surchauffé, et de refoulement, doive être forte, il n'en reste pas moins que les départs d'eau chaude vers les utilisateurs sont réduits à leur strict minimum en longueur, puisque l'arrivée d'eau froide se fait toujours à la surface du sol. Cette disposition a donc pour mérite de minimiser également l'effort et les côuts d'isolation des circuits utilisateurs, contribuât par là même à baisser les coûts d'installation et d'exploitation de l'ensemble. Une autre conséquence, importante en pays froids, est que l'inévitable déperdition thermique s'effectue ici au bas du bâtiment et profite nécessairement à ce dernier, au lieu de se faire dans l'atmosphère, contribuant au dangereux réchauffement de la planète. La différence des deux situations s'exprime en économies d'énergies pour tous.
En première synthèse, l'invention permet ainsi la conception, la mise en œuvre et l'exploitaion de systèmes de production d'eau chaude solaire plus rationnels, susceptibles de s'auto-suffire sans autre appoint électrique, thermique ou autre, et ce du fait d'une conception d'ensemble nouvelle, et de l'introduction de facteurs d'échanges thermiques et hydrauliques plus performants. Du fait de l'orientation continue préconisée pour les capteurs solaires, et notamment du type à tubes sous vide préconisé ou similaire, le système ainsi défini est susceptible d'un dimensionnement minimal (' 'downsizing").
Pour les cas de risques de surchauffe du système - compte tenu effectivement de son haut rendement - nous préconisons conformément à l'esprit de l'invention, la désorientation temporaire des capteurs par rapport au flux solaire. Ceci se fera spécialement, et tel qu'établi dans les revendications, par une complète rotation vers l'Est (lever du soleil), commandée par une consigne de température au niveau de la sortie "froide" du réservoir-accumulateur. De cette manière, les capteurs seront soustraits au rayonnement solaire direct qui, dans tous les cas, ne peut jamais être maximal au lever du soleil. Enfin, dès que cette température sera redevenue normale et sans risque, cette mesure de sécurité sera automatiquement annulée, les capteurs rejoignant leur position normale de suivi solaire. D y a lieu d'insister également sur cette particularité de l'invention, car dans l'état antérieur de la technique, le problème de la surchauffe est résolu en sous dimensionnant les capteurs solaires (généralement fixes), ce qui entraîne bien évidemment un fonctionnement sous-optimal, notamment en périodes froides ou sans soleil. Cette conception antérieure a pour conséquence le besoin quasi permanent de l'appoint thermique externe et donc une utilisation très déficiente de l'énergie solaire.
ILLUSTRATIONS : Afin de rendre plus intelligible la description de la présente invention, nous présentons ci-après, à titre exclusivement illustratif et non limitatif, les dessins qui suivent. Il va de soi que d'autres possibilités existent qui restent parfaitement dans le cadre et l'esprit de l'invention. On constitue un système pour capter et distribuer l'énergie solaire thermique en collectivité, conformément à l'invention - et plus particulièrement selon ses modalités d'application et/ou de réalisation de ses composantes auxquelles il semble qu'il y ait lieu de donner la préférence, comme suit :
La Figure 1 Planche I est le développement de l'ensemble du système avec ses principaux composants, hors régulation.
La Figure 2 Planche II représente un circuit secondaire individuel comportant notamment réchangeur sous la forme préférentielle d'un serpentin immergé, ainsi qu'un appoint sous la forme d'un chauffe-eau instantané.
La Figure 3 Planche II représente la répartition des zones dans deux réservoirs différents : un cylindrique et un parallélipipèdique. Remarques sur les illustrations :
Les batteries de capteurs (Planche I Figure 1, (I)) sont figurées dans une disposition parallèle. D va de soi que plusieurs possibilités en séries et/ou parallèle existent, en fonction d'un projet particulier, tout en restant dans les dispositions de l'invention. Le réservoir-accumulateur de chaleur (Planche I Figure 1, (4)) est figuré avec une subdivision en quatre zones individuelles séparées thermiquement, mais avec une communication par le bas pour le retour du liquide caloporteur.
- L'échangeur (Planche I Figure 1, (7)) correspond à une seule zone, chaque zone comportant le sien. - Le distributeur en étoile (ou araignée) (Planche I Figure 1, (3)) possède autant de sorties qu'il existe de zones individuelles de puisage thermique.
- Les flèches courbes opposées figurent la possibilité de suivi pour les capteurs (1).
- Le dessin (8) de la Planche II Figure 2 représente un chauffe eau élecrique instantané, ou en option à gaz, ...etc. - La Figure 3 de la Planche II représente deux réservoirs-accumulateurs de chaleur vus de dessus, l'un à section ronde (a), et l'autre parallélipipèdique (b). Sont représentées des zones individuelles (11), respectivement au nombre de 4 et 5, les séparations thermiques et l'isolation poussée extérieure (10). On remarque en (b) une zone plus importante en volume que les autres. VARIANTES : L'invention se prête naturellement à plusieurs possibilités constitutives dérivées des dispositions préférentielles décrites ici.
En premier lieu, il va de soi que des dimensions différentes d'installations peuvent nécessiter la multiplication de composants, eux-mêmes agencés en fonction de ces dimensions. En second lieu, et aussi afin de préserver l'unité de l'invention, la régulation n'a pas été décrite, mais peut cependant être adaptée de systèmes existant dans l' art antérieur. Par ailleurs, les conditions climatiques et d'exploitation, voire le budget alloué, sont également susceptibles d'intervenir fortement sur la conception de cette régulation.
Comme il est courant dans l'art antérieur, il est naturellement possible d'utiliser des capteurs plans atmosphériques, ou même des dispositifs à concentation du rayonnement : cylindro- paraboles, miroirs orientables, ...etc., en tant que source chaude du circuit primaire, sans pour autant porter atteinte à l'esprit de l'invention.
Pour l'alimentation des différents organes électriques, il est possible d'utiliser toutes autres formes d'énergies stockées ou non : électricité, air comprimé, chaleur, ...etc.
Néanmoins, l'invention concerne plus particulièrement la disposition préférentielle préconisée et illustrée dans les présentes, et qui convient de façon optimale pour résoudre les problèmes posés, avec des coûts d'installation, d'exploitation et de maintenance parfaitement réduits.
Toutes les possibilités décrites restent des options pour lesquelles la présente invention s'applique ; plus généralement, celle-ci couvre les dispositions préférentielles décrites, sans limitation, leurs variantes et dérivées éventuelles, l'outillage servant spécifiquement à obtenir l'invention ainsi que tous ensembles susceptibles d'utiliser ou d'incorporer cette dernière à titre principal, ou non substituable par d'autres technologies et applications.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système et procédés pour capter et distribuer l'énergie solaire thermique en collectivité, caractérisé par sa constitution en un circuit primaire fortement accumulateur de chaleur, au moyen notamment d'un liquide caloporteur de capacité calorifique nettement plus élevée que l'eau, comprenant au moins un réservoir-accumulateur de chaleur (1) enterré au sol de la construction, et comportant des volumes d'utilisation individuelle thermiquement isolés (11), représentant des quotas thermiques prédéterminés pour les utilisations prévues, ainsi qu'une multitude de circuits secondaires ou circuits utilisateurs, comprenant essentiellement un échangeur. intégré (7) dans chaque volume-utilisateur (11); ce système ainsi constitué permet l'extraction par chaque utilisateur, non pas d'un volume d'eau chaude, mais d'une quantité de chaleur renouvelable, ou quota, sans interférer notablement sur les quotas des autres utilisateurs.
2. Système et procédés pour capter et distribuer l'énergie solaire thermique en collectivité, selon Revendication "1" caractérisé, au titre de l'alimentation des zones individuelles en chaleur, par la disposition d'un distributeur en étoile (3) apportant à chaque zone (11), en partie supérieure du réservoir-accumulateur, le quota de chaleur prédéterminé sous la forme d'un faible volume de liquide caloporteur aisément stratifié.
3. Système et procédés pour capter et distribuer l'énergie solaire thermique en collectivité, selon Revendications " 1" et "2" caractérisé, au titre de l'obtention d'un haut rendement global, par l'utilisation de capteurs sous vide couplés avec un suivi de l'orientation solaire.
4. Système et procédés pour capter et distribuer l'énergie solaire thermique en collectivité, selon Revendication "3" caractérisé en ce que, au titre de la sécurité du circuit primaire vis-à-vis des surchauffes notamment, un dispositif automatique de rotation complète vers l'extrémité Est, est couplé avec au moins une sonde thermique sur le circuit primaire.
5. Système et procédés pour capter et distribuer l'énergie solaire thermique en collectivité, selon Revendications " 1" et "2" caractérisé, au titre de l'économie poussée des énergies, par la possibilité de disposer d'un appoint thermique individualisé et instantané (8) à la sortie de chaque utilisation d'eau chaude.
6. Système et procédés pour capter et distribuer l'énergie solaire thermique en collectivité, selon Revendications " 1" et "2" caractérisé en ce que au titre de la disponibilité immédiate de l'eau chaude à l'utlisation, il est possible de disposer d'une boucle de circulation à alimentation électrique, autonome pour chaque utilisateur.
7. Système et procédés pour capter et distribuer l'énergie solaire thermique en collectivité, selon Revendications " 1" à "6"caractérisé en ce que, au titre de l'optimisation des utilisations d'eau chaude individuelles et des économies d'énergies, les zones d'extraction (11) et les alimentations correspondantes (3) peuvent être prédéterminées et mise en correspondance dès la conception de l'ouvrage.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011062661A3 (fr) * 2009-11-23 2013-03-28 Yan Kunczynski Cuve de stockage d'eau chaude pliante

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2405443A1 (fr) * 1977-10-07 1979-05-04 Chatelain Michel Procede et dispositif de regulation d'une installation de chauffage solaire
US4235221A (en) * 1979-08-23 1980-11-25 Murphy Gerald G Solar energy system and apparatus
FR2485702A1 (fr) * 1980-06-25 1981-12-31 Alexandroff Georges Stockage thermique a basse et moyenne temperature
US4522254A (en) * 1981-09-30 1985-06-11 Kajima Kensetsu Kabuhiki Kaisha Heat storage trough

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2405443A1 (fr) * 1977-10-07 1979-05-04 Chatelain Michel Procede et dispositif de regulation d'une installation de chauffage solaire
US4235221A (en) * 1979-08-23 1980-11-25 Murphy Gerald G Solar energy system and apparatus
FR2485702A1 (fr) * 1980-06-25 1981-12-31 Alexandroff Georges Stockage thermique a basse et moyenne temperature
US4522254A (en) * 1981-09-30 1985-06-11 Kajima Kensetsu Kabuhiki Kaisha Heat storage trough

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SCHMIDT T ET AL: "Central solar heating plants with seasonal storage in Germany" SOLAR ENERGY, PERGAMON PRESS. OXFORD, GB, vol. 76, no. 1-3, 1 janvier 2004 (2004-01-01), pages 165-174, XP004481453 ISSN: 0038-092X *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011062661A3 (fr) * 2009-11-23 2013-03-28 Yan Kunczynski Cuve de stockage d'eau chaude pliante

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