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WATER
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propane
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Physical
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40 cm
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de 32 cm
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de 3 cm
(1)
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de 1 m
(1)
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Gene Or Protein
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Etre
(3)
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EST A
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Organism
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sena
(1)
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Generic
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[19][_]
metal
(1)
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2520851A1
Family ID 8231197
Probable Assignee Marsot Charles Louis
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title APPAREIL DE CHAUFFAGE DE FLUIDE A PARTIR DE L'ENERGIE SOLAIRE
EN Title SOLAR HEATER FOR WATER - HAS STORAGE VESSEL WITHIN ABSORBER
TUBE AND REFLECTING BACKPLATE
Abstract
_________________________________________________________________
APPAREIL DE CHAUFFAGE DE FLUIDE A PARTIR DE L'ENERGIE SOLAIRE.
LE FLUIDE A CHAUFFER CIRCULE AU CONTACT DE LA SURFACE INTERNE D'UNE
PAROI CONDUCTRICE DE LA CHALEUR DONT LA SURFACE EXTERNE ABSORBE
L'ENERGIE SOLAIRE.
UNE SURFACE REFLECHISSANTE REFLECHIT VERS LA SURFACE EXTERNE LES
RAYONS SOLAIRES.
LA SURFACE EXTERNE 9 ABSORBANT L'ENERGIE SOLAIRE EST A CONFIGURATION
DE CYLINDRE CIRCULAIRE.
LA SURFACE REFLECHISSANTE EST, EN SECTION TRANSVERSALE, A
CONFIGURATION EN DEVELOPPANTE 34, 35 DU CERCLE DE LA SECTION
TRANSVERSALE DE LA SURFACE D'ABSORPTION 9.
The water heater consists of a metal absorber tube (11) in which is
installed an insulated reservoir (15) which is offset, in plan, so
that it is against one side of the absorber tube. A fluid connection
(17) exists between the reservoir and the cavity between it and the
absorber. This assembly is contained within a shell consisting of a
transparent front section (32) and a reflecting rear section (31). The
absorber receives direct and reflected radiation. The curvature of the
reflecting surface is such as to maximise the radiation on the
absorber.
Description
_________________________________________________________________
APpareil de chauffage de fluide a partir de l'energie solaire
L'invention concerne un appareil de chauffage de fluide a partir de
l'energie solaire.
Un capteur solaire a effet de serre est traditionnellement compose
d'une face superieure transparente, ou face vitree, d'une face
inferieure isolante et, entre les deux faces, de recipients
metalliques contenant un fluide caloporteur et dont les surfaces
exterieures sont recouvertes d'une substance absorbante.
L'energie captee est proportionnelle a la surface absorbante des
recipients frappes par l'ensoleillement.
Ces recipients sont le plus souvent composes d'une serie de tubes
generalement exposes a l'action directe des rayons solaires. le fluide
caloporteur qui les traverse, dont la temperature reste modeste,
alimente en general un echangeur pour transferer les calories a un
fluide contenu dans un ballon de stockage annexe.
Selon l'invention, la face inferieure isolante presente une surface
interne reflechissante dont la coupe est une developpante de la
section de la paroi du recipient absorbant, de maniere que la plus
grande surface possible de cette paroi soit ensoleillee et qu'a
egalite de surface de la face vitree on aboutisse a un transfert accru
de calories,
L'invention prevoit egalement que le recipient peut, au surplus, avoir
la fonction de recipient de stockage definitif et eviter
l'intervention d'un autre recipient et d'un echangeur.
Selon une forme de realisation, la surface reflechissante constitue un
cylindre dont la section est symetrique par rapport au plan vertical
axial du tube recipient et dont la section transversale est formee
sensiblement de deux developpantes du cercle que constitue la coupe
transversale de la surface exterieure du tube.
Dans ces conditions, quelle que soit l'incidence des rayons solaires
par rapport au plan median, une tres large partie de la surface
exterieure du tube est frappee par les rayons solaires, soit
directement, soit par reflexion.
Pour simplifier la construction de la face reflechissante, on peut
d'ailleurs lui donner la forme d'une developpante de cercle seulement
sur sa majeure partie, sa partie inferieure etant sensiblement
horizontale.
Pour faciliter dans certains cas la construction, la face
reflechissante a une section polygonale formee de cotes tangents b une
developpante de cercle.
D'autre part, la face transparente, dite face vitree, peut astre
constituee par un plan parallele a l'axe du tube, ou par un cylindre
circulaire a axe parallele a l'axe du tube, ou par un polygone forme
de plans paralleles a l'axe du tube.
Suivant les cas, la surface reflechissante est plus ou moins etendue;
son plan de raccordement avec la surface vitree parallele a l'axe du
tube est perpendiculaire au plan median, et coupe le cylindre
represente par le tube dans sa partie superieure.
L'appareil selon l'invention peut realiser la fonction de capteur et
simultanement, la fonction de stockeur.
Si le fluide a chauffer est de l'water sanitaire, l'appareil est
complete par un dispositif a thermistance, permettant d'abaisser le
cas echeant la temperature de l'water, par melange d'water froide, a
la valeur admissible pour l'usage sanitaire.
Le tube stocker est dans une enceinte close et ainsi peu sensible aux
conditions exterieures.
Cependant, pour diminuer encore les pertes en l'absence
d'ensoleillement, l'invention prevoit, dans une forme de realisation,
de disposer a l'interieur du tube un second tube en materiau isolant'
dans lequel la circulation a lieu par thermosiphon et qui est dote a
sa partie superieure d'un clapet anti-retour pouvant etre
avantageusement realise sous la forme d'une sphere legere, du type
"balle de ping-pong".
L'alimentation en fluide froid et l'extraction du fluide chaud ne
posent aucun- probleme particulier.
Les deux faces frontales sont constituees d'un ensemble de materiaux a
fonction isolante. Seule l'une d'elles est amovible pour permettre
l'introduction ou l'extraction du tube ou cylindre de captage.
La fabrication, le transport et l'entretien d'un tel appareil sont
particulierement simples.
Les dimensions de l'appareil varient avec l'utilisation envisagee. En
tous les cas, la largeur de la serre est en relation avec le diametre
du tube de captage pour tenir compte de l'envergure des developpantes
de cercle.
Dans la description qui suit, faite a titre d'exemple, on se refere
aux dessins annexes dans lesquels
La figure 1 est une vue schematique en coupe verticale d'un appareil
selon l'invention.
La figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne Il-Il de la figure
1.
L'appareil comprend un cylindre metallique il ferme a une extremite
par un fond 12 comportant un orifice 13 prevu pour la vidange. le
cylindre Il est ouvert a l'autre extremite, laquelle est bordee d'une
bride plane 14, s'etendant vers l'exterieur. Ce cylindre a par exemple
un diametre interieur regal a 40 cm.
A l'interieur du cylindre metallique il est loge un autre cylindre 15,
egalement ferme a une extremite par un fond 16 comportant un orifice
de vidange 17 contre la generatrice inferieure du cylindre. Le
cylindre 15 estNpourvu d'un tube d'entree de fluide 18 a l'extremite
de la generatrice superieure du c8te ou le cylindre est ouvert avant
son montage.
Le tube d'entree 18 est muni d'un clapet a bille 21. Ce cylindre a,
dans l'exemple, un diametre interieur de 32 cm.
Ses parois ont une epaisseur de 3 cm. I1 est realise dans un materiau
rigide dote d'un coefficient d'isolation thermique eleve.
L'appareil comprend un dispositif de fermeture 22 destine a obturer
les faces ouvertes des deux cylindres. le dispositif de fermeture est
compose d'un plateau metallique 23 d'un diametre egal a celui de la
bride du premier cylindre, sur une face duquel est colle un plateau en
materiau isolant 20 d'un diametre egal au diametre interieur du second
cylindre.
Le dispositif 22 est perce de trois orifices 24, 25, 26 disposes sur
un meme diametre destines a recevoir respectivement une tuyauterie de
purge 27, le tube de sortie d'water chaude 28, et le tube d'arrivee
d'water froide 29.
On obture le cylindre 15 par emmanchement du plateau isolant 20 dans
ledit cylindre.
Le corps cylindrique ainsi constitue est introduit dans le cylindre
Il, les generatrices inferieures des deux cylindres etant confondues,
et le plateau metallique 23 est fixe de facon etanche sur le bride
d'attente 14 du cylindre 11. La purge 27 et les tubes d'entree 29 et
de sortie 28 sont alors installes.
Le reservoir ainsi prepare est pose dans une coquille reflechissante
31 sur laquelle vient s'adapter un toit transparent 32.
La serre ainsi constituee a, dans l'exemple choisi, une largeur de 1
m,qui permet d'affecter une surface de captage solaire d'un dm2 par
litre de fluide a chauffer.
La section transversale de la coquille 31 comporte une partie centrale
lineaire 33 et deux parties laterales symetriques 34, 35, incurvees,
proches du contour d'une partie de la developpante du cercle
constituant la section transversale du cylindre il.
La-coquille 31 est rigide, construite en materiau robuste, sa surface
interieure etant dotee d'un pouvoir reflechissant aussi eleve que
possible.
Le toit 32 peut avantageusement etre constitue d'une feuille
cylindrique en materiau plastique a haut coefficient de transparence
et suffisamment rigide et robuste.
Enfin, le plan de raccordement 36 de la coquille et du toit se situe
aux 5/8 de la hauteur de la serre environ.
La longueur des cylindres 11 et 15, et donc de l'ensemble, est
fonction de la capacite souhaitee du reservoir, qui depend egalement
du diametre du cylindre 11,
Le fluide a chauffer, par exemple de l'water, ou du propane, parvient
par le conduit 29. Il emplit la chambre interieure au cylindre 15 et
l'intervalle compris entre ledit cylindre et le cylindre externe 11.
Le chauffage a lieu par contact dudit fluide avec la surface interne
de la paroi laterale 10 du cylindre metallique il dont lasurface
externe 9 est soumise a l'action solaire.
Ladite surface externe recoit non seulement le flux solaire tombant
directement sur elle mais aussi le flux parvenant sur la surface
reflechissante 34, 35 de la coquiile 31. En raison de la forme en
developpante de cercle de cette surface reflechissante, lteffet de
concentration sur le cylindre 11 est maximal.
Le liquide contenu dans le cylindre 15 conserve sa temperature meme en
dehors des periodes d'ensoleillement.
C'est en disposant l'appareil, non pas horizontalement, mais incline
par rapport a lthorizontale, que se produit un effet de thermosiphon:
le robinet d'arrivee et le robinet de depart du liquide etant fermes,
la circulation du liquide est permise dans le sens allant de
l'intervalle compris entre les deux cylindres vers l'interieur du
cylindre 15, mais est interdite en sena inverse par la bille ou
clapet, par exemple du type "balle de ping-pQng".
Selon une variante, le couvercle au lieu de former une surface
incurvee est constitue par des parties planes transparentes inscrites
dans ladite surface incurvee.
Selon une autre variante, la surface reflechissante a une section
polygonale formee de cotes tangents a une developpante de cercle.
Selon une forme de realisation, les surfaces reflechissantes 34, 35 se
prolongent par des parois verticales 41, 42. Si, par exemple, le
soleil se trouve bas sur l'horizon, a la partie gauche de la figure 2,
les rayons qui tombent sur la paroi verticale 42 sont reflechis sur le
cylindre metallique il
Dans cette forme de realisation, le couvercle transparent est plan
comme schematise en 43.
Selon une autre forme de realisation, la serre est un volume de
revolution obtenu en faisant tourner la coupe representee en figure 2
autour d'un axe joignant le centre de la face vitree au centre de la
face reflechissante.
Le volume a chauffer devient un volume de revolution de meme axe, qui
peut etre une sphere dont le grand cercle a pour developpante la coupe
de la surface reflechissante, ou tout autre volume s'inscrivant dans
ladite sphere.
L'appareil peut avoir la fonction de chauffer un fluide pour en elever
la pression et engendrer un potentiel d'energie, aussi bien que la
fonction de chauffer le contenu d'une marmite ou d'une casserole,
auquel cas la surface vitree est amovible,comme un couvercle reposant
sur les bords de la coquille inferieure reflechissante.
Claims
_________________________________________________________________
1.RevendicationsI. Appareil de chauffage de fluide par l'energie
solaire, caracterise en ce qu'il comprend un receptacle de fluide (11)
a paroi metallique dont la surface externe est absorbante du
rayonnement solaire, a l'interieur dudit receptacle un second
receptacle (15), isolant thermiquement, le fluide pouvant circuler en
thermosiphon entre les deux receptacles et des moyens (18, 21) etant
prevus pour que cette circulation soit unidirectionnelle entre le
second receptacle et le premier receptacle.2. Appareil de chauffage de
fluide par l'energie solaire selon la revendication 1, caracterise en
ce que l'un et l'autre des receptacles (11, 15) sont cylindriques.3.
Appareil de chauffage de fluide par l'energie solaire selon la
revendication 2, caracterise en ce que les axes des receptacles
cylindriques sont paralleles.4. Appareil de chauffage de fluide par
l'energie solaire selon la revendication 3, caracterise en ce que les
axes des receptacles cylindriques sont inclines par rapport a
l'horizontale.5. Appareil de chauffage de fluide par l'energie solaire
selon la revendication 4, caracterise en ce que les moyens de
circulation unidirectionnelle comprennent un clapet (18).6. Appareil
de chauffage de fluide par l'energie solaire selon la revendication 5,
caracterise en ce que le clapet (18) est prevu a la partie superieure
du second receptacle (15).7. Appareil de chauffage de fluide par
l'energie solaire selon l'une des revendications 1 a 6, caracterise en
ce que la communication entre le second receptacle (15) et le premier
receptacle (11) s'effectue par une lumiere(l7) prevue a la partie
inferieure du second receptacle.8. Appareil de chauffage de fluide par
l'energie solaire selon l'une des revendication 1 a 7, caracterise en
ce que le conduit d'arrivee du fluide a chauffer (26) debouche dans le
second receptacle a proximite de l'extremite inferieure de celui-ci.9.
Appareil de chauffage de fluide par l'energie solaire selon l'une des
revendications 1 a 8, caracterise en ce que le soutirage de fluide
chauffe se fait a la partie superieure du second receptacle (15).10.
Appareil de chauffage de fluide par l'energie solaire selon l'une des
revendications 1 a 9, caracterise en ce que les fonds inferieurs (12,
16) des receptacles cylindriques (il, 15) sont distants l'un de
l'autre.11. Appareil de chauffage de fluide par l'energie solaire
selon l'une des revendications 1 a 10, caracterise en ce que les fonds
superieurs (23, 20) des receptacles cylindriques sont accoles l'un a
l'autre.12. Appareil de chauffage de fluide par l'energie solaire
selon l'une des revendications 1 a 11, caracterise en ce qu'une
conduite de purge (27) est abouchee au fond superieur (23) du premier
receptacle (ll).13. Appareil de chauffage de fluide selon l'une
quelconque des revendications precedentes, caracterise en ce que
l'ensemble des deux tubes (receptacles) (11, 15) est enferme dans une
chambre pour beneficier de l'effet de serre.14. Appareil de chauffage
de fluide selon la revendication 13, caracterise en ce que la paroi
superieure (32; 41, 42, 43) de la chambre est transparente et la paroi
inferieure (31) reflechissante.15. Appareil de chauffage de fluide
selon la revendication 14, caracterise en ce que la paroi inferieure
(31) comprend des parties (34, 35) dont la section transversale a la
configuration de la developpante du cercle representatif du premier
receptacle.16. Appareil de chauffage de fluide selon la revendication
15, caracterise en ce que la paroi inferieure (31) comprend, au
centre, une partie plane (33) perpendiculaire au plan de symetrie de
l'appareil et lateralement, de chaque cote de la partie plane1 des
parties (34, 35) en developpante de cercle.17. Appareil de chauffage
de fluide selon la revendication 15, caracterise en ce que la paroi
inferieure (31) comprend, au centre, une partie plane (33)
perpendiculaire au plan de symetrie de l'appareil et lateralement, de
chaque cote de la partie plane,des plans dont la section est formee de
cotes tangents a une developpante de cercle.18. Appareil de chauffage
de fluide selon la revendication 14, caracterise en ce que la paroi
superieure (35) de la chambre est incurvee.19. Appareil de chauffage
de fluide selon la revendication 14, caracterise en ce que la paroi
transparente de la chambre comprend des parties laterales verticales
(41, 42 greater than raccordees a leur bord superieur par une partie
plane (43).
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