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La présente demande concerne un dispositif échan-
geur de chaleur, courbe, pour le chauffage et la climatisa-
tion solaires de locaux ainsi que la production d'eau chaude
et froide, sanitaires.
5` Il est intéressant de développer cette technique
pour favoriser l'échange thermique et par suite le rendement
global du dispositif.
Selon la présente invention, il est prévu un
dispositif échangeur de chaleur, courbe, pour le chauffage
et la climatisation solaires de locaux ainsi que la produc-
tion d'eau chaude et froide, sanitaires, comportant un échan~
geur et un volume de stockage, dispositif ayant une enceinte
intérieure constituant le volume de stockage du fluide calo-
porteur primaire, une enveloppe d'isolant entourant le volume
de stockage, une surface d'echange de chaleur formée au
moins en grande partie par le cixcuit caloporteur primaire,
cette surface d'échange entourant l'enveloppe d'isolation,
une enveloppe extérieure transparente, les differentes enve-
loppes ayant une forme de surface sphérique ou une forme
d'ellipsoide, dispositif caractérisé en ce que la surface
d'échange de chaleur est constituée par des canaux à circu-
lation verticale, ces canaux étant repartis ~n deux groupes,
l'un servant au prechauffage par le rayonnement diffus et
l'autre au chauffage proprement dit, ces deux groupes etant
branchés en série, de façon que le liquide caloporteur par-
court ces deux groupes de canaux de bas en haut.
Grace à cette circulation du fluide caloporteur
avec prechauffage par le rayonnement diffus et chauffage
par le rayonnement direct, on ausmente de façon importante
le rendement.
Le circuit caloporteur comporte de preference un
echangeur de chaleur en forme de serpentin, logé dans llen-
ceinte interieure, la sortie du serpentin étant reliee à
un coude en U renversé, ayant une hauteur correspondant sensi-
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blement au serpentin.
Cela permet d'éviter que le liquide caloporteur
ne travexse trop rapidement le serpentin; au contraire
grâce au coude le liquide séjourne plus longtemps dans le
serpentin et surtou~ remplit complètement le serpentin~
La sortie du serpentin formant l'échangeur de
chaleur ou du tube en U renversé débouche de préférence
dans un réservoir dont le volume est supérieur au volume
de fluide caloporteur susceptible de s'écouler
.... . . ~
: ~dans ce reservoir lorsque l'installatioll est à l'arret, et
la partie haute de ce volume débouche a l atmosphere.
Le reservoir perrnet d'eviter les difficultes
liees a l'equilibrage des pressions dans un circuit ferme. Au
contraire comme le circuit est ouvert, il n'est soumls à aucune
surpression , cela permet d'utiliser des tubes minces, ce qui
favorise a son tour l'echange de chaleur tan-t a la reception
que dans le serpentin ir~mergé dans le liquide du volume de
stockage.
I.a presente invention sera decrite plus en
detail a l'aide d'un exemple de realisation represente schema-
tiquernent en coupe dans l'unique figure annexee.
Selon la figure, le dispositif echangeur de
chaleur selon le perfectionnement se compose d7une enceinte
interieure 40 constituant le volume de stockage. Cette enceinte
40 est entouree par une isolation 41 elle même entouree par la
surface d'echange 42. Cette surface d'echange 42 est traversee
par le fluide caloporteur et est entouree a une certaine dis-
tance par une enveloppe transparente 44 de façon a delimiter une
serre 43.
La surface d'echange 42 est formee tres schema-
tiquement de canaux qui remontent de la parti.e basse vers la
partie haute (selon la figure). Ces canaux se subdivisent en
deux ensembles 42a, 42b qui, dans un but de simplification de
~5 l'expose, sont situes l'un à gauche et l'au~re a droite, de
~lXe vertical median selon la figure.
La partie haute de l~ensemble des canau~ 42a
de .l.a surface d'echanqe est reliee par la conduite 45 a la partie
basse de l'ense~le de canaux 42b.
La parti.e haute de l'ensemble des canaux 42b
est reliee par une condui.te 46 au serpentin 47 d'echange de
chaleur avec le liquide (eau) contenu dans l~enceinte interieure
40.
Le serpentin 47 est reli.e par l'intermediaire
d'un coude en U renverse 48 a un reservoir 49 dont le volume est
superieur au volume de tout le liquide caloporteur de façon a
laisser subsister un volume ae gaz au-dessus du liquide dans
le reservoir 49, lorsque tout le liquide caloporteur est revenu
dans le reservoir après l'arret de la pompe de circulation.
La hauteur du coude 48 en U renverse correspond
` sensiblement à la hauteur du serpentin de façon que le tube
du serpentin soit toujours rernpli de liquide caloporteur ; de
plus cela permet de regler l'ecoLllement du fluide dans le ser-
pentin 47.
S Le serpentin 47 se trouve dans la partie infe-
rieure de l'enceinte ~0.
A sa base, le réservoir 49 es-t relie par une
conduite 50 a une pompe de circula-tion 51 dont la sortie 52
debouche dans la partie basse des canaux paralleles 42a.
Le circulation du fluide caloportel~r est indi-
quee par les fleches.
Le dispositif decrit ci-dessus est avantageuse-
ment oriente pour que les canaux ~2b soient exposes au rayonne-
ment solaire le plus intense e~ que les canaux 42a reçoivent
le rayonnement dif~us.
Etant donne que le sens de ci~culation du
liquide caloporteur, ce liquide subit d'abord un prechauffage
dans les canaux 42a avant de passer dans la zone de chauffage
proprement dite dans les canaux 42b~
La disposition verticale des canaux 42a, 42b
ou de tout autre moyen equivalent permettant un ecoulement
vertical du Liquide caloporteur dans la surface d'echange est
tres interessante pour favoriser la circulation et par suite
aucJmenter l'ef~icaci-te de l'echange thermique et du pompage
2S de la chaleur.
Par ailleurs, comme le reservoir 49 en sortie
du coude 48 communique avec l'air libre, il n'y a dans ce
dispositif aucun problème de surpression ou plus generalement
d'equilibrage des pressions~ Cela pe~rnet de dimensionner
le circuit du fluide caloporteur en choisissant des conduits
ou des tu~es, etcu.. minces qui n'ont a resister a d'autres
pressions que la pression hydrostatique du liquiae caloporteur.
Lorsque la pompe de circulation 51 est arrêtee,
la quasi totalite du liquide caloporteur revient dans le
reservoir 49u
Le prechauffage du liquide caloporteur dans
une partie de la surface d'échange est une solution interes-
sante qui permet d'augmenter le rendemen~ de llinstallation.
Enfin, la conduite dlalimentation en eau ou
~0 liquide ainsi que la conduite d'extraction en eau ou :Liquide
s~
~ du volume interieur 40 n'ont pas ete representées ~ ]a
figure.
~ e façon avantageuse, les canaux 42a, ~2b de l
surface d'échange 42 sont formes par une double paroi dont le
volume interieur est cloisonne verticalement ; on peut
egalement envisager un assembla~e de segments ayant une forme
dite "en quartiers d'orange" et qui debouchent par leur partie
haute et par leur partie basse dans un collecteur.
Suivant une variante intéressante non représentée, les
canaux 42a, 42b ~ont constitues par des parois transparentes
et le liquide caloporteur est teinte en noir. On obtient ainsi
une sur~ace d'echange 42 "escamotable" puisqu'a l'arrêt du dis-
positif, comme le liquide retourne dans le reservoir et que les
parois sont transparentes, elles laissent apparaître le volume
interieur 40 qui sera avantageusement muni d'une decoration
appropriee ; ces parois son-t par exernple constituees par deux
sphères transparen-tes. Cela est intéressant notamment si le
dispositif présente des dimensions importantes car cela
perme-ttra de l'integrer dans l'environnement.
