WO2013092675A1 - Installation thermique - Google Patents

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WO2013092675A1
WO2013092675A1 PCT/EP2012/076102 EP2012076102W WO2013092675A1 WO 2013092675 A1 WO2013092675 A1 WO 2013092675A1 EP 2012076102 W EP2012076102 W EP 2012076102W WO 2013092675 A1 WO2013092675 A1 WO 2013092675A1
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WO
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dissipation
tube
heat transfer
coil
transfer fluid
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/076102
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English (en)
Inventor
Liqun Feng
Original Assignee
Feng Technologies (Fengtech)
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00—Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/002—Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system
    • F24D11/003—Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system combined with solar energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1009—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating
    • F24D19/1042—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating the system uses solar energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20—Solar thermal

Definitions

  • the present invention relates to a thermal installation comprising a security unit and a heating unit forming a fence element.
  • thermo installation which comprises a security unit forming an anti-intrusion device and a heating unit attached to the security unit.
  • the security unit and the heating unit thus assembled form a fence that attaches to other similar fence elements around a site to be protected.
  • the security unit consists of vertical bars distant from each other and held together by horizontal rails.
  • the heating unit consists of a plurality of heat pipes and a collector tube containing a heat transfer fluid. Each heat pipe extends vertically and is thermally connected to the collector tube.
  • the collector tube is hydraulically connected to a reservoir and the coolant circulates between the reservoir and the collector pipe.
  • Each heat pipe receives a luminous flux and warms the heat transfer fluid of the collector tube.
  • the heat transfer fluid then transports these calories to the reservoir. From the tank, the calories are redistributed to an indoor heating system or a sanitary water heating system.
  • the heat transfer fluid becomes extremely hot and can degrade the fluid circuit in which it circulates.
  • the tank, the heat pipes and the coolant can then be overheated.
  • An object of the present invention is to provide a thermal installation comprising a security unit and a heating unit forming a fence element which does not have the drawbacks of the prior art and which in particular allows a facilitated thermal regulation.
  • thermo installation comprising:
  • a security unit comprising vertical bars, poles and horizontal rails, and
  • a heating unit assembled to said security unit and comprising:
  • a collector tube forming a closed loop, containing a second heat transfer fluid, and immersed in said reservoir via a first heat exchanger
  • a first hydraulic pump mounted on the collecting tube and driving said second heat transfer fluid in motion, the first hydraulic pump being controlled by said control unit,
  • a dissipation tube forming a closed loop, containing a third heat transfer fluid, and immersed in said reservoir via a second heat exchanger, a second hydraulic pump mounted on the dissipation tube and driving said third heat transfer fluid in movement, the second hydraulic pump being controlled by said control unit,
  • said dissipation tube being in thermal connection with the elements constituting the security unit.
  • control unit comprises measuring means provided for measuring the temperature of the first heat transfer fluid and the control unit controls the starting and stopping of the second hydraulic pump as a function of the temperature of the first heat transfer fluid.
  • the security unit has an upper rail disposed in the upper part of the vertical bars and poles and a lower rail arranged in the lower part of the vertical bars and poles
  • the dissipation tube has an upper strand which comes from the second coil and a lower strand that returns to the second coil, said upper strand is integrated with the upper stringer and said lower strand is integrated with the lower stringer.
  • the collector tube has an upper strand to which the condensers are attached and a lower strand which comes from the first coil
  • the dissipation tube has an upper strand which comes from the second coil and a lower strand which returns to the second coil
  • the heating unit comprises a plurality of upper supports and a plurality of lower supports, each being made of thermally conductive materials and being fixed on the security unit
  • the upper supports carry the upper strand of the collector tube and the upper strand of the dissipation tube
  • the lower supports carry the lower strand of the collector tube and the lower strand of the dissipation tube.
  • the thermal installation comprises:
  • expansion pipe on which said expansion valve is mounted, said expansion pipe being in parallel with the dissipation pipe, between the second coil and the safety unit and so as to relax the third heat transfer fluid flowing in the dissipation pipe of the second coil to the security unit,
  • each end of the compression pipe being connected to the dissipation pipe by a 3-way valve
  • each end of the expansion pipe being connected to the dissipation pipe by a 3-way valve
  • one of the pipes in the compression pipe and the expansion pipe being in parallel with the second pump and
  • control unit being designed to control the four 3-way valves, the compressor and the expander.
  • FIG. 1 shows a thermal installation according to the invention
  • Fig. 2 shows a fence element according to the invention in side view
  • Fig. 3a shows a variant of detail III of FIG. 1 according to a first mode of operation
  • Fig. 3b shows the same variant according to a second mode of operation.
  • Fig. 1 shows a thermal installation 100 which comprises a tank 102 containing a first heat transfer fluid, a safety unit 104, a heating unit 110 and a control unit.
  • the security unit 104 comprises vertical bars 106 which are spaced from each other and connected by horizontal rails.
  • the security unit 104 is held in position by vertical bars forming posts 108 and planted in the ground.
  • the vertical bars 106, the posts 108 and the horizontal rails are made of a thermally conductive material such as a metal.
  • the heating unit 1 10 is assembled, and in particular fixed, to the security unit 104 and the assembly thus forms a fence element 150 making it possible to secure a site to be protected.
  • Fig. 2 shows the fence element 150 in section along a vertical plane perpendicular to the direction of the horizontal rails.
  • the heating unit 110 comprises a collector tube 112 forming a closed loop and which contains a second heat transfer fluid, such as water.
  • the collector tube 112 is immersed in the reservoir 102 via a first coil 116 forming a heat exchanger.
  • a first hydraulic pump 118 is mounted on the collector tube 112 to drive the second heat transfer fluid in motion.
  • the direction of travel of the second heat transfer fluid in the collector tube 112 is represented by the arrow 120.
  • the collector tube 112 is surrounded by a layer of thermally insulating material.
  • the heating unit 1 10 also comprises a plurality of sensor elements and heat conductors 114, also called "heat pipes".
  • Each heat pipe 114 is in the form of a tube carrying heat through the principle of thermal transfer by phase transition of a fluid contained therein.
  • Each heat pipe 114 is disposed vertically and extends parallel to the vertical bars 106 and the posts 108.
  • the upper end of each heat pipe 114 has a condenser 202 which is in thermal contact with the collector tube 112 in order to transfer its heat to the second fluid coolant.
  • the heating unit 110 also comprises a dissipation tube 122 forming a closed loop and which contains a third heat transfer fluid, such as water.
  • the dissipation tube 122 dips into the tank 102 via a second coil 124 forming a heat exchanger.
  • a second hydraulic pump 126 is mounted on the dissipation tube 122 to drive the third heat transfer fluid.
  • the direction of travel of the third coolant in the dissipation tube 122 is represented by the arrow 128.
  • the dissipation tube 122 is in thermal connection with the elements 106 and 108 constituting the security unit 104, that is to say the vertical bars 106, the poles 108 and the horizontal rails.
  • the calories are easily transferred between the dissipation tube 122 and the vertical bars 106, the posts 108 and the horizontal rails. The calories are thus evacuated outwardly from the dissipation tube 122 by the vertical bars 106, the posts 108 and the horizontal rails.
  • the control unit is provided to control the start-up and shutdown of the first hydraulic pump 118 and the second hydraulic pump 126.
  • the thermal installation 100 thus allows, when there is sun and through the heat pipes 114, to heat the second heat transfer fluid.
  • the second heat transfer fluid thus heated passes into the first coil 116 and heats the first heat transfer fluid.
  • the third heat transfer fluid is set in motion and heats up by sensing the calories by passing through the second coil 124 and cools by discharging these calories due to the thermal connection of the dissipation tube 122 with the security unit 104, which acts as a heat sink in contact with the air.
  • the calories are then evacuated from the reservoir 102 to the outside and the temperature of the first coolant decreases.
  • the thermal installation 100 has a thermal regulation which does not require any movable element of the shutter type and its maintenance and its implementation are thus facilitated.
  • control unit also comprises means for measuring the temperature of the first heat transfer fluid. The starting and stopping of the second hydraulic pump 126 are then controlled according to the temperature of the first heat transfer fluid.
  • the control unit triggers the start-up of the second hydraulic pump 126 in order to set in motion the third heat transfer fluid.
  • the control unit starts stopping the second hydraulic pump 126.
  • the collector tube 112 has an upper strand 204 to which are fixed the condensers 202 and a lower strand 206 which comes from the first coil 116 and makes it possible to supply the upper strand 204 with the second heat transfer fluid.
  • the dissipation tube 122 has an upper strand 130 which comes from the second coil 124 and a lower strand 132 which returns to the second coil 124.
  • the dissipation tube 122 in the elements constituting the security unit, and more particularly in the slats horizontal as shown schematically in FIG. 1.
  • the dissipation tube 122 constitutes the horizontal rails.
  • the security unit 104 has an upper rail arranged in the upper part of the vertical bars 106 and the posts 108 and a lower rail arranged in the lower part of the vertical bars 106 and the posts 108.
  • the upper strand 130 of the support tube dissipation 122 is then integrated, or even constitutes the top rail and the lower strand 132 of the dissipation tube 122 is then integrated, or even constitutes the lower rail.
  • the heating unit 110 is a complete unit which is fixed on the security unit 104.
  • the heating unit 110 can thus be fixed on security units 104 already installed, it can be dismantled and easily replaced if necessary.
  • the heating unit 110 has a plurality of upper supports 210 and a plurality of lower supports 212, each attached to the security unit 104, such as, for example, on the vertical bars 106, the posts 108 or the horizontal rails.
  • the upper supports 210 are arranged in the upper part of the vertical bars 106 and the posts 108 and the lower supports 212 are arranged in the lower part of the vertical bars 106 and the posts 108.
  • the upper supports 210 carry the upper strand 204 of the collector tube 112 and the upper strand 130 of the dissipation tube 122.
  • the lower supports 212 carry the lower strand 206 of the collector tube 112, the lower strand 132 of the dissipation tube 122, and the heat pipe base 114.
  • the upper supports 210 and lower 212 are made of thermally conductive materials to allow the transfer of calories to the security unit 104.
  • FIG. 3a and FIG. 3b show a variant of the invention according to two different modes of operation.
  • a compressor 304 is mounted on a compression pipe 302 which is in parallel with the dissipation pipe 122, between the safety unit 104 and the second coil 124 and so as to compress the third heat transfer fluid circulating in the dissipation pipe 122 from the security unit 104 to the second coil 124.
  • An expansion valve 310 is mounted on an expansion pipe 308 which is in parallel with the dissipation pipe 122, between the second coil 124 and the safety unit 104 and so as to relax the third heat transfer fluid flowing in the dissipation pipe 122. from the second coil 124 to the security unit 104.
  • Each end of the compression pipe 302 is connected to the dissipation pipe 122 by a 3-way valve 306a, 306b, and each end of the expansion pipe 308 is connected to the dissipation pipe 122 by a 3-way valve 312a, 312b .
  • one of the pipes in the compression pipe 302 and the expansion pipe 308 is in parallel with the second pump 126.
  • the control unit is provided to control the three 3-way valves 306a-b and 312a-b, the compressor 304 and the expander 310.
  • the compression line 302 is in parallel with the upper strand 130 of the dissipation tube 122 and the second hydraulic pump 126.
  • the compressor 304 is provided here to drive the third heat transfer fluid in the opposite direction (arrow 30 FIG. 3b) of the one in which the second hydraulic pump 126 drives it.
  • the expansion channel 308 is in parallel with the lower strand 130.
  • the thermal installation 100 operates in the same way as in the case of FIG. 1, that is to say so as to evacuate the heat of the tank 102 to the outside.
  • control unit controls the start-up of the second hydraulic pump 126 and the stopping of the compressor 304 and the expander 310.
  • the control unit also controls the 3-way valves 306a-b and 312a. b so that they position themselves so that the third heat transfer fluid circulates in the second pump 126 without passing through the compression line 302, and in the lower strand 132 of the dissipation tube 122 without passing through the expander 310.
  • the third fluid then flows in the direction of the arrow 128.
  • the thermal installation 100 does not operate in the same way as in the case of FIG. 1.
  • This case corresponds to night-time or low-light operation, that is to say when the calories provided by heat pipes are not sufficient to maintain the temperature of the first coolant.
  • control unit controls the start-up of the compressor 304 and the expander 310 and the stopping of the second hydraulic pump 126.
  • the control unit also controls the 3-way valves 306a-b and 312a-b so that they position themselves so that the third heat transfer fluid circulates in the compression pipe 302 without passing through the second pump 126, and in the expander 310.
  • the third fluid then flows in the direction of the arrow 30.
  • the operation of the thermal installation 100 is then similar to the operation of a heat pump, where the security unit 104 constitutes an evaporator in contact with a cold source which is outside air, where the second coil 124 constitutes a condenser in contact with a hot source which is the first heat transfer fluid.
  • the third heat transfer fluid recovers the calories from the air via the safety unit 104, and discharges them into the first heat transfer fluid via the second coil 124.
  • the heat of the first heat transfer fluid of the tank 102 can also be evacuated by a central heating system 10 comprising a heating pipe 12 which draws hot heat transfer fluid into the tank 102, radiators 14 fed by the heating pipe 12, and a pump 16 driving the first heat transfer fluid in the heating pipe 12.
  • a central heating system 10 comprising a heating pipe 12 which draws hot heat transfer fluid into the tank 102, radiators 14 fed by the heating pipe 12, and a pump 16 driving the first heat transfer fluid in the heating pipe 12.
  • the heat of the first heat transfer fluid of the tank 102 can also be evacuated by a domestic water heating system 20 comprising a water pipe 22 supplied with water from a distribution system and which passes through the tank 102 in order to deliver water. hot sanitary water.

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Abstract

L'invention concerne une installation thermique (100) comportant: un réservoir (102) contenant un premier fluide caloporteur, une unité de contrôle, une unité de sécurité (104) comprenant des barreaux verticaux (106), des poteaux (108) et des lisses horizontales, et une unité de chauffage (110) assemblée à ladite unité de sécurité (104) et comprenant: un tube collecteur (112) formant une boucle fermée, contenant un deuxième fluide caloporteur, et plongeant dans ledit réservoir (102) par l'intermédiaire d'un premier échangeur thermique (116), une première pompe hydraulique (118) montée sur le tube collecteur (112) et entraînant en mouvement ledit deuxième fluide caloporteur, une pluralité de caloducs (114), chacun présentant un condenseur (202) en contact thermique avec ledit tube collecteur (112), un tube de dissipation (122) formant une boucle fermée, contenant un troisième fluide caloporteur, et plongeant dans ledit réservoir (102) par l'intermédiaire d'un deuxième échangeur thermique (124), une deuxième pompe hydraulique (126) montée sur le tube de dissipation (122) et entraînant en mouvement ledit troisième fluide caloporteur, ledit tube de dissipation (122) étant en liaison thermique avec les éléments (106, 108) constituant l'unité de sécurité (104).

Description

Installation thermique
La présente invention concerne une installation thermique comportant une unité de sécurité et une unité de chauffage formant un élément de clôture.
On connaît une installation thermique qui comporte une unité de sécurité formant un dispositif anti-intrusion et une unité de chauffage fixée à l'unité de sécurité.
L'unité de sécurité et l'unité de chauffage ainsi assemblées forment une clôture qui fixée à d'autres éléments de clôture similaires entoure un site à protéger.
L'unité de sécurité est constituée de barreaux verticaux distants les uns des autres et maintenus entre eux à l'aide de lisses horizontales.
L'unité de chauffage est constituée d'une pluralité de caloducs et d'un tube collecteur contenant un fluide caloporteur. Chaque caloduc s'étend verticalement et est thermiquement relié au tube collecteur.
Le tube collecteur est hydrauliquement connecté à un réservoir et le fluide caloporteur circule entre le réservoir et le tube collecteur. Chaque caloduc reçoit un flux lumineux et vient réchauffer le fluide caloporteur du tube collecteur. Le fluide caloporteur transporte ensuite ces calories jusqu'au réservoir. A partir du réservoir, les calories sont redistribuées vers un système de chauffage intérieur ou un système de chauffage d'eau sanitaire.
Lorsque la température du réservoir atteint un niveau haut et que le rayonnement solaire est trop important, le fluide caloporteur devient extrêmement chaud et peut dégrader le circuit fiuidique dans lequel il circule. Le réservoir, les caloducs et le fluide caloporteur peuvent alors être en surchauffe.
Un moyen pour éviter ce problème de surchauffe consiste à déployer des volets devant les caloducs. Mais dans le cas d'une clôture de grande dimension, il faut un grand nombre de volets ainsi qu'un grand nombre de moteurs opérant le déplacement des volets. Les coûts d'installation et de maintenance deviennent alors prohibitifs et les volets peuvent être abîmés en cas de vent.
Un objet de la présente invention est de proposer une installation thermique comportant une unité de sécurité et une unité de chauffage formant un élément de clôture qui ne présente pas les inconvénients de l'art antérieur et qui en particulier permet une régulation thermique facilitée.
A cet effet, est proposée une installation thermique comportant:
- un réservoir contenant un premier fluide caloporteur,
- une unité de contrôle,
- une unité de sécurité comprenant des barreaux verticaux, des poteaux et des lisses horizontales, et
- une unité de chauffage assemblée à ladite unité de sécurité et comprenant:
- un tube collecteur formant une boucle fermée, contenant un deuxième fluide caloporteur, et plongeant dans ledit réservoir par l'intermédiaire d'un premier échangeur thermique,
- une première pompe hydraulique montée sur le tube collecteur et entraînant en mouvement ledit deuxième fluide caloporteur, la première pompe hydraulique étant commandée par ladite unité de contrôle,
- une pluralité de caloducs, chacun présentant un condenseur en contact thermique avec ledit tube collecteur,
- un tube de dissipation formant une boucle fermée, contenant un troisième fluide caloporteur, et plongeant dans ledit réservoir par l'intermédiaire d'un deuxième échangeur thermique, - une deuxième pompe hydraulique montée sur le tube de dissipation et entraînant en mouvement ledit troisième fluide caloporteur, la deuxième pompe hydraulique étant commandée par ladite unité de contrôle,
ledit tube de dissipation étant en liaison thermique avec les éléments constituant l'unité de sécurité.
Avantageusement, l'unité de contrôle comporte des moyens de mesure prévus pour mesurer la température du premier fluide caloporteur et l'unité de contrôle commande la mise en marche et l'arrêt de la deuxième pompe hydraulique en fonction de la température du premier fluide caloporteur.
Selon un mode de réalisation particulier, l'unité de sécurité présente une lisse supérieure disposée en partie haute des barreaux verticaux et des poteaux et une lisse inférieure disposée en partie basse des barreaux verticaux et des poteaux, le tube de dissipation présente un brin supérieur qui provient du deuxième serpentin et un brin inférieur qui retourne au deuxième serpentin, ledit brin supérieur est intégré à la lisse supérieure et ledit brin inférieur est intégré à la lisse inférieure.
Selon un autre mode de réalisation particulier, le tube collecteur présente un brin supérieur auquel sont fixés les condenseurs et un brin inférieur qui provient du premier serpentin, le tube de dissipation présente un brin supérieur qui provient du deuxième serpentin et un brin inférieur qui retourne au deuxième serpentin, l'unité de chauffage comporte une pluralité de supports supérieurs et une pluralité de supports inférieurs, chacun étant réalisé dans des matériaux thermiquement conducteurs et étant fixé sur l'unité de sécurité, les supports supérieurs portent le brin supérieur du tube collecteur et le brin supérieur du tube de dissipation, et les supports inférieurs portent le brin inférieur du tube collecteur et le brin inférieur du tube de dissipation.
Avantageusement, l'installation thermique comporte:
- un compresseur,
- une canalisation de compression sur laquelle est montée ledit compresseur, ladite canalisation de compression étant en parallèle de la canalisation de dissipation, entre l'unité de sécurité et le deuxième serpentin et de manière à comprimer le troisième fluide caloporteur circulant dans la canalisation de dissipation de l'unité de sécurité vers le deuxième serpentin,
- un détendeur,
- une canalisation de détente sur laquelle est monté ledit détendeur, ladite canalisation de détente étant en parallèle de la canalisation de dissipation, entre le deuxième serpentin et l'unité de sécurité et de manière à détendre le troisième fluide caloporteur circulant dans la canalisation de dissipation du deuxième serpentin vers l'unité de sécurité,
chaque extrémité de la canalisation de compression étant reliée à la canalisation de dissipation par une vanne 3 voies, et chaque extrémité de la canalisation de détente étant reliée à la canalisation de dissipation par une vanne 3 voies,
l'une des canalisations parmi la canalisation de compression et la canalisation de détente étant en parallèle de la deuxième pompe et
l'unité de contrôle étant prévue pour commander les quatre vannes 3 voies, le compresseur et le détendeur.
Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels :
la Fig. 1 montre une installation thermique selon l'invention,
La Fig. 2 montre un élément de clôture selon l'invention en vue latérale,
La Fig. 3a montre une variante du détail III de la Fig. 1 selon un premier mode de fonctionnement, et
La Fig. 3b montre la même variante selon un deuxième mode de fonctionnement.
La Fig. 1 montre une installation thermique 100 qui comprend un réservoir 102 contenant un premier fluide caloporteur, une unité de sécurité 104, une unité de chauffage 110 et une unité de contrôle.
L'unité de sécurité 104 comprend des barreaux verticaux 106 qui sont espacés les uns des autres et reliés par des lisses horizontales. L'unité de sécurité 104 est maintenue en position par des barreaux verticaux formant poteaux 108 et plantés dans le sol.
Les barreaux verticaux 106, les poteaux 108 et les lisses horizontales sont réalisés dans un matériau thermiquement conducteur tel qu'un métal.
L'unité de chauffage 1 10 est assemblée, et en particulier fixée, à l'unité de sécurité 104 et l'ensemble forme ainsi un élément de clôture 150 permettant de sécuriser un site à protéger.
La Fig. 2 montre l'élément de clôture 150 en coupe selon un plan vertical perpendiculaire à la direction des lisses horizontales. L'unité de chauffage 110 comprend un tube collecteur 112 formant une boucle fermée et qui contient un deuxième fluide caloporteur, comme par exemple de l'eau. Le tube collecteur 112 plonge dans le réservoir 102 par l'intermédiaire d'un premier serpentin 116 formant échangeur thermique. Une première pompe hydraulique 118 est montée sur le tube collecteur 112 afin d'entraîner en mouvement le deuxième fluide caloporteur. Le sens de parcours du deuxième fluide caloporteur dans le tube collecteur 112 est représenté par la flèche 120.
Pour assurer une meilleure tenue en température du deuxième fluide caloporteur, le tube collecteur 112 est entouré d'une couche de matériau thermiquement isolante.
L'unité de chauffage 1 10 comprend également une pluralité d'éléments capteurs et conducteurs de chaleur 114, également appelés "caloducs". Chaque caloduc 114 se présente sous la forme d'un tube transportant la chaleur grâce au principe du transfert thermique par transition de phase d'un fluide qu'il contient.
Chaque caloduc 114 est disposé verticalement et s'étend parallèlement aux barreaux verticaux 106 et aux poteaux 108. L'extrémité supérieure de chaque caloduc 114 présente un condenseur 202 qui est en contact thermique avec le tube collecteur 112 afin de transférer sa chaleur au deuxième fluide caloporteur.
L'unité de chauffage 110 comporte également un tube de dissipation 122 formant une boucle fermée et qui contient un troisième fluide caloporteur, comme par exemple de l'eau. Le tube de dissipation 122 plonge dans le réservoir 102 par l'intermédiaire d'un deuxième serpentin 124 formant échangeur thermique. Une deuxième pompe hydraulique 126 est montée sur le tube de dissipation 122 afin d'entraîner en mouvement le troisième fluide caloporteur. Le sens de parcours du troisième fluide caloporteur dans le tube de dissipation 122 est représenté par la flèche 128.
Le tube de dissipation 122 est en liaison thermique avec les éléments 106 et 108 constituant l'unité de sécurité 104, c'est-à-dire les barreaux verticaux 106, les poteaux 108 et les lisses horizontales. Les calories se transfèrent facilement entre le tube de dissipation 122 et les barreaux verticaux 106, les poteaux 108 et les lisses horizontales. Les calories sont ainsi évacuées vers l'extérieur depuis le tube de dissipation 122 par les barreaux verticaux 106, les poteaux 108 et les lisses horizontales.
L'unité de contrôle est prévue pour commander la mise en route et l'arrêt de la première pompe hydraulique 118 et de la deuxième pompe hydraulique 126. L'installation thermique 100 permet ainsi, lorsqu'il y a du soleil et par l'intermédiaire des caloducs 114, de chauffer le deuxième fluide caloporteur. Le deuxième fluide caloporteur ainsi chauffé passe dans le premier serpentin 116 et réchauffe le premier fluide caloporteur. Lorsque la deuxième pompe hydraulique 126 est en marche, le troisième fluide caloporteur est mis en mouvement et se réchauffe en captant les calories en traversant le deuxième serpentin 124 et se refroidit en déchargeant ces calories du fait de la liaison thermique du tube de dissipation 122 avec l'unité de sécurité 104, qui joue le rôle d'un dissipateur de chaleur en contact avec l'air.
Les calories sont alors évacuées du réservoir 102 vers l'extérieur et la température du premier fluide caloporteur diminue.
L'installation thermique 100 a une régulation thermique qui ne nécessite aucun élément mobile du type volet et son entretien et sa mise en œuvre sont donc facilités.
Pour commander automatiquement la mise en route et l'arrêt de la deuxième pompe hydraulique 126, l'unité de contrôle comporte également des moyens de mesure de la température du premier fluide caloporteur. La mise en route et l'arrêt de la deuxième pompe hydraulique 126 sont alors commandés en fonction de la température du premier fluide caloporteur.
Ainsi lorsque la température du premier fluide caloporteur, mesurée par les moyens de mesure, atteint une valeur maximale déterminée, l'unité de contrôle déclenche la mise en route de la deuxième pompe hydraulique 126 afin de mettre en mouvement le troisième fluide caloporteur. Lorsque la température du premier fluide caloporteur, mesurée par les moyens de mesure, atteint une valeur minimale déterminée, l'unité de contrôle déclenche l'arrêt de la deuxième pompe hydraulique 126.
Le tube collecteur 112 présente un brin supérieur 204 auquel sont fixés les condenseurs 202 et un brin inférieur 206 qui provient du premier serpentin 116 et permet d'alimenter le brin supérieur 204 avec le deuxième fluide caloporteur.
Le tube de dissipation 122 présente un brin supérieur 130 qui provient du deuxième serpentin 124 et un brin inférieur 132 qui retourne au deuxième serpentin 124.
Pour que le transfert thermique entre le tube de dissipation 122 avec l'unité de sécurité 104 soit aisé, il est possible d'intégrer le tube de dissipation 122 dans les éléments constituant l'unité de sécurité, et plus particulièrement dans les lisses horizontales comme cela est schématisé sur la Fig. 1. Eventuellement le tube de dissipation 122 constitue les lisses horizontales.
A cet effet, l'unité de sécurité 104 présente une lisse supérieure disposée en partie haute des barreaux verticaux 106 et des poteaux 108 et une lisse inférieure disposée en partie basse des barreaux verticaux 106 et des poteaux 108. Le brin supérieur 130 du tube de dissipation 122 est alors intégré, voire constitue la lisse supérieure et le brin inférieur 132 du tube de dissipation 122 est alors intégré, voire constitue la lisse inférieure.
Dans le mode de réalisation de l'invention présenté sur la Fig. 2, l'unité de chauffage 110 est une unité complète qui se fixe sur l'unité de sécurité 104. L'unité de chauffage 110 peut ainsi être fixée sur des unités de sécurité 104 déjà implantées, elle peut être démontée et remplacée aisément si nécessaire.
L'unité de chauffage 110 présente une pluralité de supports supérieurs 210 et une pluralité de supports inférieurs 212, chacun étant fixé sur l'unité de sécurité 104, comme par exemple sur les barreaux verticaux 106, les poteaux 108 ou les lisses horizontales. Les supports supérieurs 210 sont disposés en partie haute des barreaux verticaux 106 et des poteaux 108 et les supports inférieurs 212 sont disposés en partie basse des barreaux verticaux 106 et des poteaux 108.
Les supports supérieurs 210 portent le brin supérieur 204 du tube collecteur 112 et le brin supérieur 130 du tube de dissipation 122. Les supports inférieurs 212 portent le brin inférieur 206 du tube collecteur 112, le brin inférieur 132 du tube de dissipation 122, et la base des caloducs 114.
Les supports supérieurs 210 et inférieurs 212 sont réalisés dans des matériaux thermiquement conducteurs afin de permettre le transfert des calories vers l'unité de sécurité 104.
La Fig. 3a et la Fig. 3b montrent une variante de l'invention selon deux modes de fonctionnement différents.
Dans le mode de réalisation de l'invention des Figs. 3a et 3b, les moyens permettant de réaliser une pompe à chaleur sont ajoutés.
Un compresseur 304 est monté sur une canalisation de compression 302 qui est en parallèle de la canalisation de dissipation 122, entre l'unité de sécurité 104 et le deuxième serpentin 124 et de manière à comprimer le troisième fluide caloporteur circulant dans la canalisation de dissipation 122 de l'unité de sécurité 104 vers le deuxième serpentin 124. Un détendeur 310 est monté sur une canalisation de détente 308 qui est en parallèle de la canalisation de dissipation 122, entre le deuxième serpentin 124 et l'unité de sécurité 104 et de manière à détendre le troisième fluide caloporteur circulant dans la canalisation de dissipation 122 du deuxième serpentin 124 vers l'unité de sécurité 104.
Chaque extrémité de la canalisation de compression 302 est reliée à la canalisation de dissipation 122 par une vanne 3 voies 306a, 306b, et chaque extrémité de la canalisation de détente 308 est reliée à la canalisation de dissipation 122 par une vanne 3 voies 312a, 312b.
En outre, l'une des canalisations parmi la canalisation de compression 302 et la canalisation de détente 308 est en parallèle de la deuxième pompe 126.
L'unité de contrôle est prévue pour commander les quatre vannes 3 voies 306a-b et 312a-b, le compresseur 304 et le détendeur 310.
Dans le mode de réalisation de l'invention présenté sur les Figs. 3a et 3b, la canalisation de compression 302 est en parallèle du brin supérieur 130 du tube de dissipation 122 et de la deuxième pompe hydraulique 126. Le compresseur 304 est prévu ici pour entraîner le troisième fluide caloporteur dans le sens inverse (flèche 30 Fig. 3b) de celui dans lequel la deuxième pompe hydraulique 126 l'entraîne.
Dans le mode de réalisation de l'invention présenté sur les Figs. 3a et 3b, la canalisation de détente 308 est en parallèle du brin inférieur 130.
Dans le cas de la Fig. 3a, l'installation thermique 100 fonctionne de la même manière que dans le cas de la Fig. 1, c'est-à-dire de manière à évacuer les calories du réservoir 102 vers l'extérieur.
Dans ce cas, l'unité de contrôle commande la mise en route de la deuxième pompe hydraulique 126, et l'arrêt du compresseur 304 et du détendeur 310. L'unité de contrôle commande également les vannes 3 voies 306a-b et 312a-b pour qu'elles se positionnent de manière à ce que le troisième fluide caloporteur circule dans la deuxième pompe 126 sans passer par la canalisation de compression 302, et dans le brin inférieur 132 du tube de dissipation 122 sans passer par le détendeur 310.
Le troisième fluide circule alors dans le sens de la flèche 128.
Dans le cas de la Fig. 3b, l'installation thermique 100 ne fonctionne pas de la même manière que dans le cas de la Fig. 1. Ce cas correspond à un fonctionnement de nuit ou par faible ensoleillement, c'est-à-dire lorsque les calories fournies par les caloducs ne sont pas suffisantes pour maintenir la température du premier fluide caloporteur.
Dans ce cas, l'unité de contrôle commande la mise en route du compresseur 304 et du détendeur 310 et l'arrêt de la deuxième pompe hydraulique 126. L'unité de contrôle commande également les vannes 3 voies 306a-b et 312a-b pour qu'elles se positionnent de manière à ce que le troisième fluide caloporteur circule dans la canalisation de compression 302 sans passer par la deuxième pompe 126, et dans le détendeur 310.
Le troisième fluide circule alors dans le sens de la flèche 30.
Le fonctionnement de l'installation thermique 100 est alors similaire au fonctionnement d'une pompe à chaleur, où l'unité de sécurité 104 constitue un évaporateur en contact avec une source froide qui est l'air extérieur, où le deuxième serpentin 124 constitue un condenseur en contact avec une source chaude qui est le premier fluide caloporteur.
Dans ce cas, le troisième fluide caloporteur récupère les calories de l'air par l'intermédiaire de l'unité de sécurité 104, et les décharge dans le premier fluide caloporteur par l'intermédiaire du deuxième serpentin 124.
Les calories du premier fluide caloporteur du réservoir 102 peuvent également être évacuées par un système de chauffage central 10 comprenant une canalisation de chauffage 12 qui puise du fluide caloporteur chaud dans le réservoir 102, des radiateurs 14 alimentés par la canalisation de chauffage 12, et une pompe 16 entraînant le premier fluide caloporteur dans la canalisation de chauffage 12.
Les calories du premier fluide caloporteur du réservoir 102 peuvent également être évacuées par un système de chauffage d'eau sanitaire 20 comprenant une canalisation d'eau 22 alimentée en eau depuis un système de distribution et qui traverse le réservoir 102 afin de délivrer de l'eau sanitaire chaude.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art.

Claims

REVENDICATIONS
1) Installation thermique (100) comportant:
- un réservoir (102) contenant un premier fluide caloporteur,
- une unité de contrôle,
- une unité de sécurité (104) comprenant des barreaux verticaux (106), des poteaux (108) et des lisses horizontales, et
- une unité de chauffage (110) assemblée à ladite unité de sécurité (104) et comprenant:
- un tube collecteur (112) formant une boucle fermée, contenant un deuxième fluide caloporteur, et plongeant dans ledit réservoir (102) par l'intermédiaire d'un premier échangeur thermique (116),
- une première pompe hydraulique (118) montée sur le tube collecteur (112) et entraînant en mouvement ledit deuxième fluide caloporteur, la première pompe hydraulique (118) étant commandée par ladite unité de contrôle,
- une pluralité de caloducs (114), chacun présentant un condenseur (202) en contact thermique avec ledit tube collecteur (112),
- un tube de dissipation (122) formant une boucle fermée, contenant un troisième fluide caloporteur, et plongeant dans ledit réservoir (102) par l'intermédiaire d'un deuxième échangeur thermique (124),
- une deuxième pompe hydraulique (126) montée sur le tube de dissipation (122) et entraînant en mouvement ledit troisième fluide caloporteur, la deuxième pompe hydraulique (126) étant commandée par ladite unité de contrôle,
ledit tube de dissipation (122) étant en liaison thermique avec les éléments (106, 108) constituant l'unité de sécurité (104).
2) Installation thermique (100) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'unité de contrôle comporte des moyens de mesure prévus pour mesurer la température du premier fluide caloporteur et en ce que l'unité de contrôle commande la mise en marche et l'arrêt de la deuxième pompe hydraulique (126) en fonction de la température du premier fluide caloporteur.
3) Installation thermique (100) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'unité de sécurité (104) présente une lisse supérieure disposée en partie haute des barreaux verticaux (106) et des poteaux (108) et une lisse inférieure disposée en partie basse des barreaux verticaux (106) et des poteaux (108), en ce que le tube de dissipation (122) présente un brin supérieur (130) qui provient du deuxième serpentin (124) et un brin inférieur (132) qui retourne au deuxième serpentin (124), en ce que ledit brin supérieur (130) est intégré à la lisse supérieure et en ce que ledit brin inférieur (132) est intégré à la lisse inférieure.
4) Installation thermique (100) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le tube collecteur (1 12) présente un brin supérieur (204) auquel sont fixés les condenseurs (202) et un brin inférieur (206) qui provient du premier serpentin (116), en ce que le tube de dissipation (122) présente un brin supérieur (130) qui provient du deuxième serpentin (124) et un brin inférieur (132) qui retourne au deuxième serpentin (124), en ce que l'unité de chauffage (110) comporte une pluralité de supports supérieurs (210) et une pluralité de supports inférieurs (212), chacun étant réalisé dans des matériaux thermiquement conducteurs et étant fixé sur l'unité de sécurité (104), en ce que les supports supérieurs (210) portent le brin supérieur (204) du tube collecteur (112) et le brin supérieur (130) du tube de dissipation (122), et en ce que les supports inférieurs (212) portent le brin inférieur (206) du tube collecteur (112) et le brin inférieur (132) du tube de dissipation (122).
5) Installation thermique (100) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte:
- un compresseur (304),
- une canalisation de compression (302) sur laquelle est montée ledit compresseur (304), ladite canalisation de compression (302) étant en parallèle de la canalisation de dissipation (122), entre l'unité de sécurité (104) et le deuxième serpentin (124) et de manière à comprimer le troisième fluide caloporteur circulant dans la canalisation de dissipation (122) de l'unité de sécurité (104) vers le deuxième serpentin (124.),
- un détendeur (310),
- une canalisation de détente (308) sur laquelle est monté ledit détendeur (310), ladite canalisation de détente (308) étant en parallèle de la canalisation de dissipation
(122), entre le deuxième serpentin (124) et l'unité de sécurité (104) et de manière à détendre le troisième fluide caloporteur circulant dans la canalisation de dissipation (122) du deuxième serpentin (124) vers l'unité de sécurité (104),
chaque extrémité de la canalisation de compression (302) étant reliée à la canalisation de dissipation (122) par une vanne 3 voies (306a, 306b), et chaque extrémité de la canalisation de détente (308) étant reliée à la canalisation de dissipation (122) par une vanne 3 voies (312a, 312b),
l'une des canalisations parmi la canalisation de compression (302) et la canalisation de détente (308) étant en parallèle de la deuxième pompe (126) et
l'unité de contrôle étant prévue pour commander les quatre vannes 3 voies (306a-b, 312a-b), le compresseur (304) et le détendeur (310).
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