Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
La présenie invention concerne un procédé de
stockage et de restitution d'énergie calorifique, et elle
a aussi pour objet un dispositif destiné à la mise en
oeuvre de ce procédé de stockage et de restitution, le
dispositif en question constituant simultanément un élé-
ment porteur de bâtiment.
La demande de ~revet français n 79 12518 du
10 mai 1979, publiée sous le n 2,456,175,-au nom de la
Société Demanderesse, décrit déja un sys-tème de cons-
truction par composants permettant la réalisation de l'os-
sature principale d'un édifice ou d'un ensemble d'édifices,
et contribuant à l'intégration de solutions apportées a la
thermique de tels édifices, ce systeme s'appliquant
notamment à la construction rationnelle et économique de
bâtiments avec chauffage par capteurs.solaires, et
stockage de l'énergie calorifique dans des cuves. Plus
particulièrement, la demande mentionnée ci-dessus prévoit,
dans les structures qu'il decrit.et représente, des cuves
ou réservoirs de stockage de forme cylindrique et d'axe
vertical, connectés au circuit parcouru par le fluide de
chauffage, et constituant des piles porteuses de l'ossa-
ture du bâtiment, ces cuves cylindriques assurant d'autant
mieux leur fonction statique qu'elles sont géneralement
remplies, presque complètement, d'un fluide hydraulique.
Le procédé de stockage et de restitution
d'énergie calorifique selon la présente invention slap-
plique plus particulierement a la conception qui vient
d'etre rappelée, et il permet dans ce cas d'obtenir a la
fois une excellente isolation de la cuve, pour realiser
un accumulateur de chaleur ayant un minimum de pertes,
et une restitution directe de liénergie au travers des
parois de la cuve, avec possibilite de controle et de
régulation du transfert des calories, de maniere a utili-
ser aussi cette cuve comme radiateur vis-a-vis des espaces
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habitables qui l'entrourent, et même comme unique moyen
de chauffage des pieces du batiment dont elle constitue
l'element porteur,
A cet effet, l'invention a pour objet un
procede de stockage et de restitution dlenergie calori-
fique pour le chauffage d'un batiment comportant au moins
une piece à chauffer,-procede selon lequel: on accumule
un fluide chaua dans une cuve à double paroi dont une paroi
interieure delimitant un volume de stockage dudit fluide
chaud et une paroi exterieure autour de la paroi interieure
et en relation d'echange thermique avec ladite piece a
chauffer on isole lesdites parois l'une de l'autre afin
de restreindre les echanges de chaleur entre elles, et on
chauffe ledit espace en faisant circuler ledit fluide
chaud dans l'epaisseur de la paroi exterieure.
L'invention a aussi pour objek un dispositif de
stockage et de restitution d'energie calorifique, cons-
tituant un element porteur de bâtiment, caracterise en ce
qu'il comprend une cuve ou un reservoir avec une paroi
interieure et une paroi extérieure separees par une âme
centrale isolante, la paroi intérieure délimitant un
volume de stockage de fluide hydraulique dont la base et le
sommet sont raccordes à un circuit de chauffage de ce
fluide hydraulique au moyen de capteurs solaires,.et la
paroi exterieure de ladite cuve incluant au moins un
circuit de restitution d'energie calorifique parcouru par
le fluide hydrauIique de la cuve et a~ant ses extrémites
reliees a l'interieur du volume de stockage precité, des
moyens etant prevus pour la commande et le contrôle de
la circulation du fluide hydraulique dans ledit circuit
de restitution d'energie calorifi~ue~
Lorsque le fluide ne circule pas dans la
tuyauterie de restitution, realisable sous la forme d'un
serpentin relie au sommet et à la hase du volume de
stockage,-la cuve joue un rôle passif d'accumulation
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d'énergie calorifique, les déperditions thermiques étant
de préférence minimisées en créant le.vide dans l'âme
centrale qui separe les deux épaisseurs de bé-ton concen-
triques. Lorsque le fluide circule dans la tuyauterie
et irrigue ainsi l'épaisseur de béton située a l'exté-
rieur de l'âme centrale isolante, les calories accumulées
par ce fluide peuvent être restituees à l?exterieur~ la
cuve se comportant comme un radiateur vis-à-vis des espaces
habitables qui l'entourent, ces espaces appartenant au
bâtiment dont la cuve considerée const.itue le pilier
porteur ou un des piliers porteurs. Il est a noter que
grâce à l'isolation, cette cuve tout en assurant le
transfert de calories vers l'exterieur continue de jouer
le rôle d'accumulateur de chaleur avec le fluide qui reste
dans le volume de stockage interne, la présence de ce
fluide s'il est hydraulique contribuant par ailleurs a la
stabilité de la cuve et, par conséquent, du bâtiment dont
cette cuve corstitue l'élement porteur.
Le transfert des calories vers l'exterieur peut
être contrôle et regule de façon simple et intervenant sur
le debit de fluide circulant dans la ou les tuyauteries
de restitution, noyees dans l'epaisseur de la paroi en
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béton extérieure. Un moyen de régulation complémentaire du transfert des
calories vers l'extérieur consiste à modifier le degré d'isolation de la cuve,
par variation du taux de vide dans l'âme centrale qui sépare les deux épaisseursde béton.
L'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit,
en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple
non limitatif, une forme d'exécution de ce dispositif de stockage et de restitu-tion d'énergie calorifique, constituant un élément porteur de bâtiment:
Figure 1 est une vue en perspective, très schématique d'une maison
à chauffage solaire bâtie autour d'un dispositif de stockage et de restitution
d'énergie calorifique selon l'invention, constituant son seul élément porteur;
Figure 2 est une vue en coupe verticale, passant par l'axe de la
cuve de ce dispositif de stockage et de restitution d'énergie calorifique.
Comme le montre la figure 1, le dispositif objet de l'invention com-
prend essentiellement une cuve cylindrique (1), mise en place sur le sol avec
son axe en position verticale, cette cuve ~1) servant de fondation et d'élément
porteur central pour une maison (2) dont le toit comporte des capteurs solaires
(3), en forme de panneaux connectés entre un collecteur inférieur (4) et un
collecteur supérieur (5). Un premier conduit (6) part de la partie inférieure
de la cuve (1) pour aboutir au collecteur (4), et un autre conduit (7) part
du collecteur supérieur (5) pour aboutir à la partie supérieure de la cuve
(1), cette cuve pouvant ainsi constituer un dispositif de stockage et de restitu-
tion d'énergie calorifique. Comme le montre la figure 2, le circuit du fluide
parcourant les capteurs solaires (3) comprend encore une pompe de circulation
(8) et un clapet anti-retour (9).
La cuve (1 ) elle-même est constituée par deux épaisseurs de béton
coaxiales, à savoir une épaisseur de béton intérieure (10) et une épaisseur
de béton extérieure (11), séparées par une âme centrale isolante (12), pouvant
être notamment une structure alvéolaire en "nid d'abeille" délimitée par
une tôle cylindrique intérieure (13) et par une tôle cylindrique extérieure
(14). L'épaisseur de béton intérieure (10) délimite le volume de stockage de
la cuve (1~, contenant le fluide (15); le conduit (6) a son point de départ
à la base de ce volume de stockage pour amener le fluide à chauffer aux
capteurs solaires (3), et le conduit (7) aboutit au sommet de ce volume de
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stockage pour y ramener le fluide chauffé par les capteurs (3).
Dans l'épaisseur de béton extérieure (11 ) est inclus un serpen-tin
(16), qui s'étend à la fois dans la partie supérieure et dans la paroi latérale
de la cuve (1). L'extrémité supérieure du serpentin (16) est reliée par un
conduit de départ (17) au sommet du volume de stockage contenant le fluide
(15), et l'extrémité inférieure du serpentin (16) est reliée par un conduit
de retour (18) à la base de ce volume de stockage. Sur le conduit de départ
(17) est intercalée une pompe de circulation (19), dont le fonctionnement
peut être commandé à partir d'une sonde de température (20).
La cuve (1), construite comme décrit précédemment, réalise un
accumulateur de chaleur utilisant le fluide (15) chauffé dans les capteurs
solaires (3) et stocké dans le volume délimité par l'épaisseur de béton intérieu-
re (10). Cette fonction de stockage d'énergie calorifique est d'autant mieux
assurée que l'isolation est parfaite, et dans ce but on crée de préférence
le vide dans la structure alvéolaire en "nid d'abeille" de l'âme centrale (12).
La restitution de l'énergie calorifique, vers les pièces d'habitation
de la maison (2) qui entourent la cuve (1), est obtenue par la mise en marche
de la pompe (19), laquelle fait circuler un débit de fluide dans le serpentin
(16), ce fluide étant prélevé par le conduit (17) au sommet du volume de
stockage, et ramené par le conduit (18) à la base du volume de stockage.
L'épaisseur de béton extérieure (11 ) est ainsi "irriguée" par le fluide, et lescalories de ce fluide sont directement transférées à l'extérieur, pour chauffer
les pièces de la maison (2).
L'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention: en modifiant
la nature du fluide contenu dans la cuve et circulant dans sa paroi, le fluide
pouvant être liquide ou gazeux, ou en chauffant ce fluide par des moyens
autres que des capteurs solaires, ou encore en utilisant la cuve non pas comme
élément porteur unique d'un bâtiment, mais en combinaison avec d'autres
cuves similaires constituant chacune un pilier porteur, ce qui permet l'applica-tion de l'invention à des bâtiments de dimensions plus importantes.
