EP1714093A2 - Dispositif de chauffe-eau solaire - Google Patents

Dispositif de chauffe-eau solaire

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EP1714093A2
EP1714093A2 EP05717676A EP05717676A EP1714093A2 EP 1714093 A2 EP1714093 A2 EP 1714093A2 EP 05717676 A EP05717676 A EP 05717676A EP 05717676 A EP05717676 A EP 05717676A EP 1714093 A2 EP1714093 A2 EP 1714093A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
exchanger
envelope
tank
water
panel
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05717676A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Sauveur Belvisi
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Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from FR0400673A external-priority patent/FR2865529A1/fr
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP1714093A2 publication Critical patent/EP1714093A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S60/00—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors
    • F24S60/30—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors storing heat in liquids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S90/00—Solar heat systems not otherwise provided for
    • F24S90/10—Solar heat systems not otherwise provided for using thermosiphonic circulation
    • 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
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers

Definitions

  • the invention relates to a solar water heater device, comprising a water storage tank, to which is connected a solar energy collector exchanger in the form of an approximately planar panel.
  • the present invention relates to the field of the use of renewable energies, and in particular that of solar water heaters. It is known to use solar energy to heat heat transfer fluids, in particular water, in order to cover domestic or collective needs. The instantaneous production of hot water does not cover the usual needs, it is necessary to store a sufficient volume of hot water to meet the needs of the community concerned. Such storage is commonly carried out in an insulated balloon type container, in common use. In a dynamic of global energy saving in such installations, it is avoided any recourse to additional means such as pumps, for transporting and distributing the hot water thus produced.
  • thermosyphon effect under the effect of the difference in density between cold water and hot water (and in particular between that contained in the sensor, and that contained in the tank), the latter is raised above cold water, within a circuit intended to transform cold water into hot water.
  • This system is completely autonomous, without circulation device or regulator, and is static.
  • US Patent 4706650A thus describes a solar water heater installation with insulation panel, solar collector, heat exchanger, connections to a tank, and water circulation by thermosyphon effect.
  • This system common in tropical regions, where it does not require any additional energy, requires adaptation in temperate or cold regions (mountains) by adding anti-freeze or / and pumping or even reheating functionalities.
  • hot water is generally produced by collectors, of generally flat appearance, most of the times arranged on the roof.
  • the storage tanks, arranged above the collectors (so as to allow the thermosyphon effect) are thus located in the vicinity of the top of the constructions, either inside or outside them.
  • part of the water storage tank is located under the sensor.
  • the localized installation of storage tanks on the roof requires the reinforcement of the fasteners by means adapted to the weight and volume of these tanks.
  • Such installations are often unsuitable for constructions which are inherently lighter than those found in temperate or cold regions.
  • the invention relates to a solar water heater device, comprising at least one water storage tank, to which is connected at least one solar energy collector exchanger in the form of an approximately planar panel, characterized device in that said exchanger comprises at the upper and lower end edges respectively a hot water collector and a cold water collector, to which are connected collectors of hot water and cold water respectively, delimiting at the edges of 'upper and lower end said tank defined in the form of a panel extending under that of one exchanger.
  • the tank in the form of a panel is defined by a bundle of transverse pipes, which connect, at the upper and lower end edges of this panel, respectively upper and lower longitudinal pipes.
  • said longitudinal pipes are connected to the hot water and cold water collectors; in a second variant, they define these collectors.
  • the tank in the form of a panel is defined by an envelope comprising an upper envelope wall extending under the panel of the exchanger, spaced relative to a lower wall extending below the previous. This envelope is still closed on its periphery.
  • this envelope is connected, at the upper and lower end edges, to the hot and cold water collectors; in a second variant, they define these collectors.
  • the reservoir is located in an insulating protective envelope. Due to the form of panel given to the storage tank, panel extending under the exchanger, the wind resistance is less than in existing systems.
  • the outfit can also be opti ized, and, in a preferred form, said envelope has the shape of an airplane wing.
  • the aircraft wing profile is arranged in an inverted manner: the lower surface profile is on the side of the exchanger, and the upper surface profile is on the side opposite to the exchanger, and receives the fixing support (s) to the building.
  • FIG. 1 is a diagrammatic representation and in section of a solar water heater device according to the invention
  • FIG. 2 is a diagrammatic representation of the storage tank part of the previous assembly, according to an alternative embodiment in top view FIG.
  • FIG. 3 is a diagrammatic and perspective representation, seen from below, of a solar water heater, according to another alternative embodiment in profile aircraft wing, according to the invention
  • Figure 4 is a schematic representation in section along IV-IV of Figure 3.
  • the present invention relates to the field of energy use renewable, and more particularly 'solar energy.
  • the invention relates to a solar water heater device 1.
  • This comprises: a water storage tank 2; an exchanger 3 intended to collect solar energy.
  • This exchanger 3 is in the form of an approximately planar panel. It can borrow all known embodiments, for example a network of component tubes the exchanger element proper, oriented facing solar radiation, extending over an insulating layer (on the side opposite to solar radiation), and protected from heat loss by glazing 4 on the side of solar radiation.
  • This exchanger 3 is oriented according to the geography of the location so as to collect the maximum sunshine. Its main plane, assimilated to that of its glazing 4, is oriented obliquely to the ground; this service inclination thus defines for this exchanger 3 an upper end border 5 and a lower end border 6.
  • the exchanger 3 has at its upper end 5 and lower 6 edges, respectively, a water collector hot 7 and a cold water collector 8.
  • the exchanger 3 is intended to contain a heat transfer fluid. This description describes the case where the fluid used is water, for the purpose of simpli ication. Obviously, the device according to the invention is designed capable of containing any usual heat transfer fluid.
  • the water storage tank 2 is defined in the form of a panel extending under that of the exchanger 3.
  • the storage tank 2 in the form of a panel comprises : a longitudinal pipe 9 at the top end edge 5A; - Another longitudinal pipe 10 at the bottom end edge 6A; a bundle of transverse pipes 11, 11A, 11B, which connect the upper longitudinal 9 and inward pipes 10.
  • these upper 9 and lower 10 longitudinal pipes either define hot and cold water collectors 7A, 8A, or are connected to it.
  • the upper 9 and lower 10 longitudinal pipes, designing the hot and cold water collectors 7A, 8A are in the form of cylinders with the ends closed in shells or connected through angled junction profiles, or tee, or the like, to transverse pipes 11A, 12A end, giving the assembly, of grid-like configuration, perfect load resistance for a lower manufacturing cost.
  • the section of these cylinders designing the upper 9 and lower 10 longitudinal pipes is chosen to be greater than that of the transverse pipes 11, which allows them to frame the panel corresponding to the exchanger longitudinally.
  • transverse end pipes 11A, 11B can also be designed with a larger section, even equal to that corresponding to these cylinders, so as to define a frame surrounding the panel of this exchanger 3 at the periphery.
  • section of these upper longitudinal 9 and lower 10 cylindrical pipes optionally increased by the thickness of an insulation layer 25, determines the total thickness of the water heater 1. It should be noted that the present invention is not limited to upper longitudinal 9 and lower longitudinal pipes 10 of round section. The search for the smallest possible thickness for this solar water heater leads in return to develop its longitudinal and transverse dimensions.
  • an installation according to the invention with a length of 2380 mm, a width of 1190 mm, and a total thickness of 170 mm, including the envelope and the insulation, can reach a capacity of € 00 liters.
  • the proportions of length / thickness and width / thickness can reach a capacity of € 00 liters.
  • the water heater 1 comprises means for selectively closing all or part of the transverse pipes 11, 11A, 11B, making it possible to short-circuit them on demand, in particular to reduce the load represented by the installation.
  • the storage tank 2 in the form of a panel, is defined by an envelope 13 comprising: an upper envelope wall 14 which extends under the panel of the exchanger 3 and which is rise spaced from: - a lower envelope wall 15, which extends below the previous one.
  • This envelope 13 is closed on its periphery, and in particular at its upper end 5A and lower 6A edges. According to alternative embodiments, these upper 5A and lower 6A end edges, either define the hot and cold water collectors 7A, 8A, or are connected thereto.
  • the storage tank 2, designed in the manner of a grid in accordance with the first embodiment can be contained in a protective envelope, preferably insulating.
  • the solar water heater 1, according to the invention thus has the general appearance of an approximately planar panel, integrating the storage tank 2,
  • This particular form also has the advantage of improving the resistance to pressure of the fluid contained in this storage tank 2. It will be noted that in both of these embodiments, the casing 13 of the storage tank storage 2 or that ensuring its protection, is likely to have at the level of its lower surface skin, a recess with the dimensions adapted to accommodate the panel of the exchanger 3.
  • spacers 20, in the form of ribs, tie rods or the like may be interposed between the lower surface skin 18 and the upper surface skin 19, for example made of stainless steel, aluminum, or even of wood or composite materials, polyester type, or other, when the envelope is given an essentially protective function.
  • Such a structure can be stiffened by beams, in particular upper and lower longitudinal pipes 9, 10, such as those described above and constituting in particular the hot water collectors 7A and cold water 8A; or by transverse pipes 11, 11A, 11B, as described above.
  • the spacers 20 are preferably perforated, as the case may be, to allow the circulation of water through the storage tank 2 thus defined by the casing 13 or the passage of the transverse pipes 11, 11A, 11B, if the tank is designed in the manner of a grid, according to the first embodiment and contained in a protective envelope.
  • Such inner skin 18 and outer skin 19 are easy to thermally insulate, by using for mounting the fixing, spacing or centering tabs allowing compliance with the desired thicknesses of insulating material, for example polyurethane foam, glass wool, or the like.
  • the solar water heater 1 is fixed to a construction 16 or to any other support by suitable fixing supports 17. It is designed to be connected to the home network of a home.
  • the domestic network includes: a supply of pressurized cold water from the public network, or even a lift pump; distribution of this cold water to the various points of use; at least one means for producing hot water, including the water heater 1; distribution of this hot water to the various points of use; additional means (purge, expansion tank, etc.).
  • the solar water heater 1 comprises: a cold water supply 21 located at the lower end edge 6A of the tank 2 so as to be connected: "either on the return for example from a central heating installation in closed circuit;" or to the network of distribution of domestic cold water.
  • a domestic hot water outlet 22 preferably located at a high point of the tank 2, and designed to be connected to the various points of use; possibly additional means, such as a trap in the case of a closed circuit installation such as a central heating circuit. In the case of closed circuit operation, it may be necessary to provide additional water to compensate for losses (especially at the level of the drain). Also, even in this case, the tank 2 is preferably connected to the domestic cold water network. The advantage of arranging the outlet of hot water 22 at a high point of the tank 2 allows, when the water heater 1 operates in open circuit, therefore if it is connected to the various points of domestic use of this water hot, to ensure its degassing simultaneously, making it unnecessary to install a trap.
  • a solar water heater 1 according to the invention can be connected to other installations for collecting solar energy or / and to other hot water storage tanks.
  • connection nozzles can be provided, one 23 at the lower end edge 6A, the other 24 at the upper end border 5A of the tank 2.
  • Such connection nozzles can be substantially formed by the cold water supply 21 and hot water outlet 22.
  • solar water heater 1, according to the invention easily lends itself to a modular embodiment. All the considerations regarding the structure and the shape of the tank part 2 of a solar water heater 1, according to the invention, are directly applicable to a single tank, capable of being incorporated in a heating installation.
  • solar water for example an additional tank for the water heater according to the invention, or the like.
  • the solar water heater 1 is suitable for using any type of heat transfer fluid.
  • the storage tank 2 can be designed capable of accommodating a primary circuit (in particular an antifreeze heat transfer fluid) and a secondary circuit (domestic water) distinct.
  • the heat transfer fluid circulates in a closed circuit in the exchanger 3 and the primary circuit of the tank 2, under the thermosyphon effect; while the water is circulating in the open secondary circuit of the tank 2, which secondary circuit then incorporates the arrival of the cold water supply 21 at the edge of the lower end 6A and the hot water outlet 22 at the edge of the upper end 5A of the tank 2.
  • a solar water heater 1 according to the invention is equally suitable for applications in the following fields: - sanitary heating air conditioning (in heat pump mode ).
  • the design of the solar water heater device 1, like the storage tank 2 according to the invention, allows the production of flat assemblies, and having a low wind resistance.
  • the smallest dimension of such assemblies, namely the thickness, is less than 300 mm.

Landscapes

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de chauffe-eau solaire (1), comprenant au moins un réservoir de stockage d'eau (2), auquel est raccordé au moins un échangeur (3) capteur d'énergie solaire sous forme d'un panneau approximativement plan. Ce dispositif est caractérisé par le fait que ledit échangeur (3) comporte en bordures d'extrémité supérieure (5) et inférieure (6) respectivement au moins un collecteur d'eau chaude (7) et au moins un collecteur d'eau froide (8), auxquels sont raccordés des collecteurs respectivement d'eau chaude (7A) et d'eau froide (8A), délimitant en bordures d'extrémité supérieure (5A) et inférieure (6A) ledit réservoir (2) défini sous la forme d’un panneau s’étendant sous celui de l’échangeur (3).

Description

Dispositif de chauffe-eau solaire
L'invention concerne un dispositif de chauffe-eau solaire, comprenant un réservoir de stockage d'eau, auquel est raccordé un échangeur capteur d'énergie solaire sous forme d'un panneau approximativement plan. La présente invention concerne le domaine de l'utilisation des énergies renouvelables, et en particulier celui des chauffe- eaux solaires . II est connu d'utiliser l'énergie solaire pour chauffer des fluides caloporteurs , en particulier de l'eau, afin de couvrir des besoins domestiques ou collectifs . La production instantanée d'eau chaude ne couvrant pas les besoins usuels, il est nécessaire de stocker un volume suffisant d'eau chaude pour subvenir aux besoins de la collectivité concernée . Un tel stockage est couramment effectué dans un récipient de type ballon isolé, d'usage courant. Dans une dynamique d' économie d'énergie globale dans de telles installations, il est évité tout recours à des moyens annexes tels que pompes, pour transporter et distribuer l'eau chaude ainsi produite. Il est ainsi couramment connu d'utiliser, dans les pays chauds, la circulation sous l'effet thermosiphon : sous l'effet de la différence de densité entre l'eau froide et l'eau chaude (et en particulier entre celle contenue dans le capteur, et celle contenue dans le ballon) , cette dernière est élevée au- dessus de l'eau froide, au sein d'un circuit destiné à transformer l'eau froide en eau chaude. Ce système est entièrement autonome, sans dispositif de circulation ni régulateur, et est statique. Le brevet US 4706650A décrit ainsi une installation de chauffe-eau solaire avec panneau d'isolation, capteur solaire, échangeur de chaleur, connexions à un ballon, et circulation d'eau par effet thermosiphon. Ce système, courant dans les régions tropicales, où il ne nécessite aucune énergie d'appoint, nécessite une adaptation dans les régions tempérées ou froides (montagne) par l'ajout de fonctionnalités anti-gel ou/et de pompage, voire de réchauffage. Dans les régions tropicales où l'usage du chauffe-eau solaire est largement répandu, l'implantation en hauteur se révèle souvent malcommode ou simplement inadaptée : l'eau chaude est généralement produite par des capteurs , d' aspect général plan, la plupart du temps disposés en toiture . Les ballons de stockage, disposés au-dessus des capteurs (de façon à permettre l'effet thermosiphon) se trouvent ainsi au voisinage du faîte des constructions, soit à l'intérieur, soit à l'extérieur de celles-ci. On ne connaît pas de système dans lequel une partie du réservoir de stockage d'eau est située sous le capteur . L'installation de manière localisée de ballons de stockage en toiture nécessite le renforcement des fixations par des moyens adaptés au poids et au volume de ces ballons . De telles installations sont souvent peu adaptées à des constructions par nature plus légères que celles qu'on trouve dans les régions tempérées ou froides. Et de surcroît ces installations doivent être dimensionnées pour résister aux intempéries propres aux régions tropicales, en particulier les rafales de vents cycloniques ou similaires, dont la vitesse peut dépasser 200 km/h. Ces rafales soumettent les structures des bâtiments, et les appendices comme les supports de ballons de stockage, à de fortes vibrations, et endommagent leurs fixations, amenant par là-même leur vieillissement prématuré. La situation est aggravée dans le cas d' installations de stockage situées à l'extérieur des bâtiments, puisque leur forme massive se traduit par une importante prise au vent, ce qui se traduit par un risque de détérioration, voire d'arrachement de ces installations. La présente invention se veut à même de répondre à ce problème au travers d'un dispositif de chauffe-eau solaire permettant de réduire la prise au vent, et de volume optimisé par rapport au volume d' eau chaude devant être stocké . Ce dispositif est optimisé par l'emploi de capteurs de forme adaptée ainsi que d'un agencement particulier, exposé dans la description qui va suivre, permettant de concevoir la totalité d'un dispositif de chauffe-eau solaire sous forme de modules de forme essentiellement plate. Tout particulièrement, l' invention concerne un dispositif de chauffe-eau solaire, comprenant au moins un réservoir de stockage d'eau, auquel est raccordé au moins un échangeur capteur d' énergie solaire sous forme d' un panneau approximativement plan, , dispositif caractérisé par le fait que ledit échangeur comporte en bordures d'extrémité supérieure et inférieure respectivement un collecteur d'eau chaude et un collecteur d'eau froide, auxquels sont raccordés des collecteurs respectivement d' eau chaude et d' eau froide, délimitant en bordures d'extrémité supérieure et inférieure ledit réservoir défini sous la forme d' un panneau s' étendant sous celui de 1' échangeur. Selon un premier mode de réalisation, le réservoir sous forme de panneau est défini par un faisceau de canalisations transversales, qui relient, en bordures d'extrémité supérieure et inférieure de ce panneau, des conduites longitudinales respectivement supérieure et inférieure. Dans une première variante, lesdites conduites longitudinales sont raccordées aux collecteurs d'eau chaude et d'eau froide ; dans une seconde variante, elles définissent ces collecteurs . Selon un second mode de réalisation, le réservoir sous forme de panneau est défini par une enveloppe comportant une paroi d'enveloppe supérieure s'étendant sous le panneau de 1'échangeur, espacée par rapport à une paroi inférieure s'étendant au-dessous de la précédente. Cette enveloppe est encore refermée sur sa périphérie. Dans une première variante, cette enveloppe est raccordée, en bordures d'extrémité supérieure et inférieure, aux collecteurs d' eau chaude et d' eau froide ; dans une seconde variante , elles définit ces collecteurs .
Ces collecteurs délimitant ainsi le réservoir sont reliés par un réseau de faisceaux de canalisations transversales, ou/et par une cuve de stockage. Dans une variante d'exécution, le réservoir est implanté dans une enveloppe isolante de protection. Du fait de la forme de panneau donnée au réservoir de stockage, panneau s' étendant sous l' échangeur, la prise au vent est moindre que dans les systèmes existants . La tenue peut encore être opti isée, et, selon une forme préférée, ladite enveloppe a la forme d'une aile d'avion. Selon une forme particulièrement avantageuse de réalisation de l'invention, le profil d'aile d'avion est disposé de façon inversée : le profil d'intrados est du côté de l' échangeur, et le profil d'extrados est du côté opposé à l'échangeur, et reçoit le ou les supports de fixation au bâtiment. Ces profils d' intrados et d' extrados sont préférentiellement entretoises par des nervures . Et ce profil d' aile est disposé tel un avion face au vent dominant. Ainsi l'effet du vent relatif sur ce profil se traduit par une force tendant à plaquer le réservoir vers ses points de fixation, et donc à résister à l'arrachement. un autre avantage particulier de la réalisation selon l'invention est l'économie d'un ensemble d'isolation, puisque un dispositif d'isolation commun protège à la fois l'échangeur et le réservoir de stockage associé. La masse d'un chauffe-eau solaire selon l'invention est sensiblement inférieure à celle d'une installation classique ; et cet avantage est complété par la bonne répartition de la charge sur la surface de la partie du bâtiment recevant
1' installation. L' invention concerne également un réservoir de stockage pour système de chauffe-eau solaire, caractérisé par le fait qu'il a une forme d'aile d'avion, avec un profil d'intrados et un profil d'extrados, ledit réservoir comportant du côté de l'extrados des moyens de fixation sur un support. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre se rapportant à un exemple de réalisation . La compréhension de cette description sera facilitée en se référant aux dessins ci-joints, dans lesquels : la figure 1 est une représentation schématisée et en coupe d'un dispositif de chauffe-eau solaire selon l'invention la figure 2 est une représentation schématisée de la partie réservoir stockage de l'ensemble précédent, selon une variante de réalisation en vue de dessus la figure 3 est une représentation schématisée et en perspective, vue de dessous, d'un chauffe-eau solaire, selon une autre variante de réalisation en profil d'aile d'avion, selon l'invention la figure 4 est une représentation schématisée et en coupe selon IV-IV de la figure 3. Telle que représentée dans les figures, la présente invention a trait au domaine de l'utilisation des énergies renouvelables, et plus particulièrement' de l'énergie solaire. Tout particulièrement, l'invention concerne un dispositif de chauffe-eau solaire 1. Celui-ci comporte : un réservoir de stockage d'eau 2 ; un échangeur 3 destiné à capter l'énergie solaire. Cet échangeur 3 est sous la forme d'un panneau approximativement plan. Il peut emprunter toutes formes de réalisation connues, par exemple un réseau de tubes composant l'élément échangeur proprement dit, orienté face au rayonnement solaire, s'étendant au-dessus d'une couche isolante (du côté opposé au rayonnement solaire) , et protégé des déperditions thermiques par un vitrage 4 du côté du rayonnement solaire. Cet échangeur 3 est orienté selon la géographie du lieu d'implantation de façon à recueillir l'ensoleillement maximal. Son plan principal, assimilé à celui de son vitrage 4, est orienté de façon oblique par rapport au sol ; cette inclinaison de service définit ainsi pour cet échangeur 3 une bordure d'extrémité supérieure 5 et une bordure d'extrémité inférieure 6. L'échangeur 3 comporte à ses bordures d'extrémité supérieure 5 et inférieure 6, respectivement, un collecteur d'eau chaude 7 et un collecteur d'eau froide 8. L' échangeur 3 est destiné à contenir un fluide caloporteur. La présente description décrit le cas où le fluide utilisé est de l'eau, dans un but de simpli ication. Evidemment, le dispositif selon l'invention est conçu apte à contenir tout fluide caloporteur usuel . Le réservoir de stockage d'eau 2 est défini sous la forme d'un panneau s' étendant sous celui de l' échangeur 3. Il est délimité en bordures d'extrémité supérieure 5A et inférieure 6A par des collecteurs, respectivement, d'eau chaude 7A et d'eau froide 8A, qui sont raccordés aux collecteurs d'eau chaude 7 et d'eau froide 8 de l' échangeur 3. Selon un premier mode de réalisation, le réservoir de stockage 2 sous forme d'un panneau comporte : une conduite longitudinale 9 en bordure d'extrémité supérieure 5A ; - une autre conduite longitudinale 10 en bordure d'extrémité inférieure 6A ; un faisceau de canalisations transversales 11, 11A, 11B, qui relient les conduites longitudinales supérieure 9 et in érieure 10. Selon des variantes d'exécution, ces conduites longitudinales supérieure 9 et inférieure 10 , soit définissent les collecteurs d'eau chaude et d'eau froide 7A, 8A, soit y sont raccordées . Dans un mode d'exécution particulièrement économique, les conduites longitudinales supérieur 9 et inférieur 10, concevant les collecteurs d'eau chaude et d'eau froide 7A, 8A, se présentent sous forme de cylindres aux extrémités refermées en obus ou raccordées au travers de profils de jonction coudés, ou en té, ou analogues, à des canalisations transversales 11A, 12A d'extrémité, conférant à l'ensemble, de configuration en forme de grille, une parfaite tenue à la charge pour un moindre coût de fabrication. De manière avantageuse, la section de ces cylindres concevant les conduites longitudinales supérieure 9 et inférieure 10 est choisie supérieure à celle des canalisations transversales 11, ce qui leur permet d'encadrer longitudinalement le panneau correspondant à l'échangeur. D'ailleurs, les canalisations transversales d'extrémité 11A, 11B, peuvent, elles aussi, être conçues de section plus importante, voire égale à celle correspondant à ces cylindres, de manière à définir un cadre entourant en périphérie le panneau de cet échangeur 3. En outre, la section de ces conduites longitudinales supérieure 9 et inférieure 10 en forme de cylindre, éventuellement augmentée de l'épaisseur d'une couche d'isolation 25, détermine l'épaisseur totale du chauffe-eau 1. Il convient de remarquer que la présente invention n'est pas limitée à des conduites longitudinales supérieure 9 et inférieure 10 de section ronde. La recherche de l'épaisseur la plus faible possible pour ce chauffe-eau solaire amène en contrepartie à développer ses dimensions longitudinales et transversales. A titre d'exemple, une installation selon l'invention, d'une longueur de 2380 mm, d'une largeur de 1190 mm, et d'une épaisseur totale de 170 mm, incluant l'enveloppe et l'isolation, peut atteindre une capacité de €00 litres. Les proportions de longueur/épaisseur et largeur/épaisseur
(de respectivement 14/1 et 7/1 dans cet exemple) nécessitent une rigidité particulière de la structure, de façon à obtenir un bon maintien et éviter son gauchissement. Cette rigidité résulte, non seulement de la tenue intrinsèque des conduites longitudinales supérieur 9 et inférieur 10 et des canalisation transversales 11, 11A, 11B, mais aussi de la conception du réservoir à la manière d'une grille. La réalisation sous cette forme procure, en outre, une bonne aptitude au stockage sous pression élevée (3 bar) . En outre, de manière avantageuse, le chauffe eau 1 comporte des moyens pour obturer sélectivement tout ou partie des canalisations transversales 11, 11A, 11B, permettant de les court-circuiter à la demande, notamment pour réduire la charge représentée par l'installation. Ainsi, la modularité d'une telle construction autorise, pour une même enveloppe externe, un large éventail de capacités, par exemple 150 à 600 litres dans l'exemple ci-dessus. Dans un second mode de réalisation, le réservoir de stockage 2, sous forme d'un panneau, est défini par une enveloppe 13 comportant : une paroi d'enveloppe supérieure 14 qui s'étend sous le panneau de l'échangeur 3 et qui est montée espacée par rapport à : - une paroi d'enveloppe inférieure 15, qui s'étend en dessous de la précédente. Cette enveloppe 13 est refermée sur sa périphérie, et notamment à ses bordures d' extrémité supérieure 5A et inférieure 6A. Selon des variantes d'exécution, ces bordures d'extrémité supérieure 5A et inférieure 6A, soit définissent les collecteurs d'eau chaude et d'eau froide 7A, 8A, soit y sont raccordées. Selon un autre mode de réalisation, non représenté, le réservoir de stockage 2, conçu à la manière d'une grille conformément au premier mode de réalisation, peut être contenu dans une enveloppe de protection, de préférence isolante. Le dispositif de chauffe-eau solaire 1, selon l'invention, se présente ainsi sous l'aspect général d'un panneau approximativement plan, intégrant le réservoir de stockage 2,
1' échangeur 3 et les connexions entre les collecteurs 7, 7A ; 8, 8A. Il est destiné à une utilisation en extérieur, et sa morphologie permet de réduire sa prise au vent. Cette réduction de prise au vent est encore améliorée par le choix, selon le cas, pour l'enveloppe 13, définissant le réservoir de stockage 2, ou l'enveloppe de protection contenant celui-ci, d'une section transversale ou longitudinale sous la forme d'une aile d'avion avec, en partie supérieure (du côté de l' échangeur 3) , une peau d'intrados 18 et, en partie inférieure, une peau d' extrados 19. Ainsi, sous l'effet d'un vent V, tout particulièrement d'un vent cyclonique ou ouragan tropical, cette orme d' aile d' avion du réservoir de stockage 2 ou de l'enveloppe qui le protège assure le plaquage du chauffe-eau solaire 1 sur son support de fixation 17, sous l'effet d'une force de poussée consécutive à la différence de pression entre l'intrados 18 (en surpression) et l'extrados 19 (en dépression) . Cette forme particulière a l'avantage encore d' améliorer la résistance à la pression du fluide contenu dans ce réservoir de stockage 2. On notera que dans l'un et l'autre de ces modes de réalisation, l'enveloppe 13 du réservoir de stockage 2 ou celle assurant sa protection, est susceptible de présenter au niveau de sa peau d' intrados, un évidement aux dimensions adaptées pour accueillir le panneau de l' échangeur 3. Par ailleurs de manière analogue à la construction d'une aile d'avion, des entretoises 20, sous forme de nervures, tirants ou analogues, peuvent être intercalées entre la peau d'intrados 18 et la peau d'extrados 19, par exemple en acier inox, aluminium, voire en bois ou en matériaux composites, de type polyester, ou autre, lorsqu'il est attribué à l'enveloppe une fonction essentiellement de protection. Une telle structure peut être rigidifiée par des longerons , notamment des canalisations longitudinale supérieure et inférieure 9, 10, telles que celles décrites ci-dessus et constituant en particulier les collecteurs d'eau chaude 7A et d'eau froide 8A ; ou encore par des canalisations transversales 11, 11A, 11B, telles que décrites ci-dessus. Quant aux entretoises 20 , elles sont préférentiellement ajourées, selon le cas, pour autoriser la circulation d'eau au travers du réservoir de stockage 2 ainsi défini par l'enveloppe 13 ou le passage des canalisations transversales 11, 11A, 11B, si le réservoir est conçu à la manière d'une grille, selon le premier mode de réalisation et contenu dans une enveloppe protectrice . De telles peaux d'intrados 18 et d'extrados 19 sont faciles à isoler thermiquement, en employant pour le montage des pattes de fixation, d'espacement ou de centrage permettant le respect des épaisseurs souhaitées de matériau isolant, par exemple de mousse polyuréthane, de laine de verre, ou analogue. Le chauffe-eau solaire 1 est fixé à une construction 16 ou à tout autre appui par des supports de fixation 17 adaptés . Il est conçu apte à être raccordé au réseau domestique d'une habitation. Le réseau domestique comporte : une alimentation en eau froide sous pression en provenance du réseau public, voire d'une pompe de relevage ; une distribution de cette eau froide aux différents points d'utilisation ; au moins un moyen de production d' eau chaude , dont le chauffe-eau 1 ; une distribution de cette eau chaude aux différents points d'utilisation ; des moyens annexes (purge, vase d'expansion, etc..) Aussi, le chauffe-eau solaire 1 comporte : une alimentation en eau froide 21 se situant au niveau de la bordure d'extrémité inférieure 6A du réservoir 2 de manière apte à être raccordée: " soit au retour par exemple d'une installation de chauffage central en circuit fermé ; " soit au réseau de distribution d'eau froide domestique. une sortie d'eau chaude domestique 22 située, préférentiellement, à un point culminant du réservoir 2, et conçue pour être raccordée aux différents points d' utilisation ; éventuellement des moyens annexes, tels qu'un purgeur dans le cas d'une installation en circuit fermé comme un circuit de chauffage central . Dans le cas d'un fonctionnement en circuit fermé, il peut être nécessaire d'assurer un appoint en eau pour compenser les pertes (notamment au niveau de la purge) . Aussi, même dans ce cas, le réservoir 2 est préférentiellement raccordé au réseau d'eau froide domestique. L' avantage d' aménager la sortie d' eau chaude 22 à un point culminant du réservoir 2, permet, lorsque le chauffe-eau 1 fonctionne en circuit ouvert, donc s'il est raccordé aux différents points d'utilisation domestique de cette eau chaude, d'assurer simultanément son dégazage, rendant alors inutile l'installation d'un purgeur. Un chauffe-eau solaire 1 selon l'invention peut être raccordé à d' autres installations de captage d' énergie solaire ou/et à d'autres réservoirs de stockage d'eau chaude. A cet effet peuvent être prévus des piquages de connexion, l'un 23 en bordure d'extrémité inférieure 6A, l'autre 24 en bordure d'extrémité supérieure 5A du réservoir 2. De tels piquages de connexion peuvent être substantiellement constitués par l'alimentation en eau froide 21 et la sortie d'eau chaude 22. A ce propos, un tel chauffe-eau solaire 1 , selon l'invention, se prête facilement à une réalisation modulaire. L'ensemble des considérations quant à la structure et à la forme de la partie réservoir 2 d'un chauffe-eau solaire 1, selon l'invention, sont directement applicables à un réservoir seul, apte à être incorporé dans une installation de chauffe-eau solaire, par exemple un réservoir supplémentaire pour le chauffe-eau selon l'invention, ou autre. Le profil en aile d' avion est recommandé pour les mêmes raisons. Comme il a été dit plus haut, le dispositif de chauffe-eau solaire 1 selon l'invention est apte à utiliser tout type de fluide caloporteur. En particulier, le réservoir de stockage 2 peut être conçu apte à accueillir un circuit primaire (notamment un fluide caloporteur antigel) et un circuit secondaire (eau domestique) distincts . Dans ce cas, le fluide caloporteur circule en circuit fermé dans l' échangeur 3 et le circuit primaire du réservoir 2 , sous l'effet thermosiphon; alors que l'eau circule dans le circuit secondaire ouvert du réservoir 2, lequel circuit secondaire incorpore alors l'arrivée de l'alimentation en eau froide 21 en bordure d'extrémité inférieure 6A et la sortie d' eau chaude 22 en bordure d' extrémité supérieure 5A du réservoir 2. Un dispositif de chauffe-eau solaire 1 selon l'invention, ou l'un des ses éléments constitutifs, convient aussi bien à des applications dans les domaines suivants : - sanitaire chauffage climatisation (en mode pompe à chaleur) . La conception du dispositif de chauffe-eau solaire 1, comme du réservoir de stockage 2 selon l'invention, permet la réalisation d'ensembles plats, et présentant une faible prise au vent . De façon optimale, la plus faible dimension de tels ensembles, soit l'épaisseur, est inférieure à 300 mm.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de chauffe-eau solaire (1), comprenant au moins un réservoir de stockage d'eau (2) , auquel est raccordé au moins un échangeur (3) capteur d'énergie solaire sous forme d'un panneau approximativement plan, dispositif caractérisé par le fait que ledit échangeur (3) comporte en bordures d'extrémité supérieure (5) et inférieure (6) respectivement au moins un collecteur d'eau chaude (7) et au moins un collecteur d'eau froide (8) , auxquels sont raccordés des collecteurs respectivement d'eau chaude (7A) et d'eau froide (8A) , délimitant en bordures d'extrémité supérieure (5A) et inférieure (6A) ledit réservoir (2) défini sous la forme d'un panneau s' étendant sous celui de l' échangeur (3) .
2. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que ledit réservoir (2) en forme de panneau est défini par un faisceau de canalisations transversales (11, 11A, 11B) reliant en bordures d'extrémité supérieure et inférieure (5A, 6A) dudit panneau des conduites longitudinales supérieure et inférieure (9, 10) .
3. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que lesdites canalisations longitudinales supérieure et inférieure (9, 10) sont raccordées respectivement auxdits collecteurs d'eau chaude (7A) et d'eau froide (8A) .
4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que lesdites canalisations longitudinales supérieure et inférieure (9, 10) définissent respectivement lesdits collecteurs d'eau chaude (7A) et d'eau froide (8A) .
5. Dispositif selon l'une des revendications 2 et suivantes, caractérisé par le fait que lesdites canalisations transversales (11, 12) comportent des moyens d' obturation sélectifs .
6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit réservoir (2) sous forme d'un panneau est défini par une enveloppe (13) comportant une paroi d'enveloppe supérieure (14) s' étendant sous le panneau dudit échangeur (3) , espacée par rapport à une paroi d'enveloppe inférieure (15) s' étendant au-dessous de la précédente, ladite enveloppe (13) étant encore refermée sur sa périphérie.
7. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que ladite enveloppe (13) est raccordée en bordures d'extrémité supérieure et inférieure (5A, 6A) auxdits collecteurs d'eau chaude (7A) et froide (8A)
8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ladite enveloppe définit en bordures d'extrémité supérieure et inférieure (5A, 6A) lesdits collecteurs d'eau chaude (7A) et froide (8A)
9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait ledit réservoir (2) est implanté dans une enveloppe isolante de protection (13).
10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite enveloppe
(13) a la forme d'une aile d'avion.
11. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que ladite enveloppe (13) en forme d'aile d'avion comporte du côté de l' échangeur (3) une peau d'intrados (18), et une peau d'extrados (19) située du côté opposé à l' échangeur (3) .
12. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que lesdites peau d'intrados (18) et d'extrados (19) sont préférentiellement entretoisées par des entretoises ou nervures (20) .
13. Dispositif selon l'une des revendications 5 et suivantes, caractérisé par le fait que ladite enveloppe (13) définissant ledit réservoir de stockage (2) ou celle assurant sa protection présente, du côté de l' échangeur (3) , un évidement conçu apte à accueillir le panneau de ce dernier .
14. Dispositif selon l'une des revendications 5 et suivantes, caractérisé par le fait que ladite enveloppe (13) définissant ledit réservoir de stockage (2) ou celle assurant sa protection comporte au moins un moyen de fixation (17) sur le côté opposé à l' échangeur (3) 15. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins un moyen de raccordement à un réseau d'utilisation, sous la forme d'une sortie d'eau chaude domestique (22) , ou d'une alimentation en eau froide (21) . 16. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que ladite sortie d' eau chaude domestique (22) est située au point culminant dudit réservoir (2) . 17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que sa plus petite dimension est inférieure à 300 mm. 18. Réservoir de stockage (2) pour système de chauffe-eau solaire (1), caractérisé par le fait qu'il a une forme d'aile d'avion, avec un profil d'intrados (18) et un profil d'extrados (19), ledit réservoir (2) comportant du côté de l'extrados (19) des moyens de fixation sur un support (17) . 19. Réservoir selon la revendication précédente, ou constitué par un des éléments du dispositif de chauffe-eau solaire (1) selon une quelconque des revendications 1 à 17 , caractérisé par le fait qu' il comporte au moins un piquage de connexion (23) en bordure d'extrémité inférieure (6A) , et au moins un piquage de connexion (24) en bordure d'extrémité supérieure (5A) .
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