CH619529A5 - Device for regulating a combined solar and electric water-heater - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention a pour objet un dispositif de régulation de chauffe-eau électrosolaire dont la cuve comporte un échangeur de chaleur du liquide caloporteur chauffé par un capteur solaire et une résistance électrique. The subject of the invention is a device for regulating an electro-solar water heater, the tank of which comprises a heat exchanger for the heat-transfer liquid heated by a solar collector and an electrical resistance.
On connaît par le brevet français no. 2.282.607 des chauffe-eau à accumulation mixtes électrosolaire qui utilisent pour le chauffage de l'eau une résistance électrique commandée par un thermostat à commande manuelle ou un thermostat d'ambiance lorsque l'énergie solaire fait défaut ou est insuffisante pour satisfaire les besoins en eau chaude. We know from French patent no. 2.282.607 of electro-solar mixed storage water heaters which use an electric resistance for water heating controlled by a manually controlled thermostat or a room thermostat when the solar energy is lacking or insufficient to satisfy the needs in hot water.
Le résultat souhaité ne peut être atteint que dans la mesure où les deux systèmes de chauffage n'interfèrent pas, sauf en cas de nécessité pour répondre à une demande urgente. The desired result can only be achieved if the two heating systems do not interfere, except when necessary to respond to an urgent request.
La présente invention a pour but de permettre une commande automatique du chauffage électrique qui élimine celui-ci dès que le chauffage solaire entre en action. The present invention aims to allow automatic control of electric heating which eliminates it as soon as the solar heating comes into action.
Le dispositif de régulation selon l'invention comporte une commande automatique du chauffage électrique d'appoint qui élimine le circuit d'alimentation de la résistance électrique d'appoint lorsque le chauffage solaire entre en action. The regulating device according to the invention comprises an automatic control of the auxiliary electric heating which eliminates the supply circuit of the auxiliary electric resistance when the solar heating comes into action.
L'énergie solaire devant être, dans la mesure du possible, l'énergie principale, la résistance électrique est placée uniquement dans la partie supérieure de la cuve du chauffe-eau afin de limiter à un pourcentage déterminé de la capacité totale celle pouvant être chauffée électriquement. Solar energy must be, as far as possible, the main energy, the electrical resistance is placed only in the upper part of the tank of the water heater in order to limit to a determined percentage of the total capacity that which can be heated electrically.
La description ci-après donne, à titre d'exemple, deux modes de réalisation de l'invention en se référant aux figures du dessin. The description below gives, by way of example, two embodiments of the invention with reference to the figures in the drawing.
La figure 1 représente une réalisation dans laquelle le chauffe-eau comporte une cuve 1 munie d'un échangeur de chaleur 2 relié à un capteur solaire 3 par des tubulures 4 et 5. Une pompe de circulation 6 permet au liquide caloporteur de céder au travers de l'échangeur 2 l'énergie absorbée dans le capteur solaire 3 à condition que la température de celui-ci dépasse de quelques degrés celle de ce même liquide à la sortie de l'échangeur. Dans ce but ces températures sont prises respectivement par des sondes 7 et 8 qui sont des thermistances reliées à un régulateur 9, l'ensemble de ces trois éléments constituant un thermostat différentiel dont les contacts supérieurs se ferment quand l'écart entre la sonde 7 et la sonde 8 est positif et supérieur à la valeur choisie. Figure 1 shows an embodiment in which the water heater comprises a tank 1 provided with a heat exchanger 2 connected to a solar collector 3 by pipes 4 and 5. A circulation pump 6 allows the heat transfer liquid to yield through of the exchanger 2 the energy absorbed in the solar collector 3 provided that the temperature of the latter exceeds by a few degrees that of this same liquid at the outlet of the exchanger. For this purpose, these temperatures are taken respectively by probes 7 and 8 which are thermistors connected to a regulator 9, all of these three elements constituting a differential thermostat whose upper contacts close when the distance between the probe 7 and probe 8 is positive and greater than the chosen value.
La cuve 1 comporte en outre une résistance électrique d'appoint 10 placée dans la partie supérieure de façon à limiter à un pourcentage déterminé de la capacité totale celle devant être chauffée électriquement. Le régulateur 9 comporte des contacts inverseurs permettant de fermer dans la position supérieure le circuit d'alimentation électrique de la pompe de circulation 6 et dans la position inférieure, celle représentée sur la figure, d'alimenter le circuit de la résistance électrique 10. De cette façon, lorsque la pompe de circulation est alimentée, le circuit d'alimentation de la résistance électrique est ouvert, et vice et versa lorsque la pompe de circulation n'est pas alimentée le circuit électrique de la résistance 10 est fermé. Il est possible d'utiliser une mise en route manuelle avec déclenchement au moyen d'une minuterie réglable 12 montée en parallèle avec le régulateur 9. D'autre part, un thermostat 11 permet de couper l'alimentation de la résistance électrique 10 lorsque l'eau de la partie supérieure du chauffe-eau atteint la température maximale choisie. The tank 1 further comprises an electrical booster heater 10 placed in the upper part so as to limit to a determined percentage of the total capacity that which must be electrically heated. The regulator 9 comprises reversing contacts making it possible to close in the upper position the electrical supply circuit of the circulation pump 6 and in the lower position, that shown in the figure, to supply the electrical resistance circuit 10. From this way, when the circulation pump is supplied, the supply circuit of the electrical resistance is open, and vice versa when the circulation pump is not supplied, the electrical circuit of the resistance 10 is closed. It is possible to use a manual start-up with triggering by means of an adjustable timer 12 mounted in parallel with the regulator 9. On the other hand, a thermostat 11 makes it possible to cut off the supply of the electrical resistance 10 when the water from the upper part of the water heater reaches the maximum temperature selected.
Comme pour l'installation d'un chauffe-eau électrique normal, le tube d'entrée d'eau froide 13 est muni d'un groupe de sécurité 14, si l'appareil est monté sous pression. La sortie d'eau chaude s'effectue en 15 à la partie supérieure du chauffe-eau, un vase d'expansion 16 absorbe les dilatations du circuit du liquide caloporteur. As for the installation of a normal electric water heater, the cold water inlet tube 13 is provided with a safety group 14, if the device is mounted under pressure. The hot water outlet takes place at 15 at the top of the water heater, an expansion tank 16 absorbs the expansions of the circuit of the heat transfer liquid.
Dans le mode de réalisation de la figure 1, le chauffe-eau comporte une cuve de construction très voisine de celle d'un chauffe-eau mixte mural vertical utilisant l'eau chaude d'un chauffage central et placé la tête en bas et dont l'échangeur 2 est relié à un capteur solaire 3. In the embodiment of FIG. 1, the water heater comprises a construction vessel very close to that of a vertical wall-mounted mixed water heater using hot water from a central heating and placed upside down and whose the exchanger 2 is connected to a solar collector 3.
La figure 2, où les repères ont la même signification que sur la figure 1, représente une réalisation dans laquelle le chauffe-eau du type «sur socle», possède un échangeur 2 qui ne traverse pas la partie supérieure de la cuve 1, mais est placé dans la partie basse. Cette solution permet d'améliorer la part d'énergie solaire dans le bilan énergétique du chauffe-eau en diminuant les échanges de chaleur entre la partie haute du chauffe-eau où se trouve la résistance électrique d'appoint 10 et la partie basse. FIG. 2, where the references have the same meaning as in FIG. 1, represents an embodiment in which the water heater of the "pedestal" type has an exchanger 2 which does not pass through the upper part of the tank 1, but is placed in the lower part. This solution makes it possible to improve the share of solar energy in the energy balance of the water heater by reducing the heat exchanges between the upper part of the water heater where the auxiliary electrical resistance 10 is located and the lower part.
D'autre part, les pertes calorifiques au niveau de la bride de l'élément chauffant d'appoint 10 sont également réduites par rapport à la solution précédente du fait que la bride n'est plus placée à la partie la plus haute du chauffe-eau, donc la plus chaude, mais sur le côté où la température est un peu moins élevée. On the other hand, the heat losses at the level of the flange of the auxiliary heating element 10 are also reduced compared to the previous solution because the flange is no longer placed at the highest part of the heater. water, therefore the warmest, but on the side where the temperature is a little lower.
Le chauffe-eau comporte également une deuxième résistance électrique 17 placée dans la partie inférieure de la cuve qui est alimentée la nuit dans le cas où l'ensoleillement ayant été insuffisant pendant la journée, l'eau de la partie basse du chauffe-eau n'est plus chauffée. L'élément chauffant auxiliaire 17 est muni d'un thermostat analogue au thermostat 11 réglé à une valeur suffisamment basse pour permettre le fonctionnement en énergie solaire le lendemain si l'ensoleillement le permet. The water heater also includes a second electrical resistance 17 placed in the lower part of the tank which is supplied at night in the event that the sunshine has been insufficient during the day, the water in the lower part of the water heater is more heated. The auxiliary heating element 17 is provided with a thermostat similar to the thermostat 11 adjusted to a value low enough to allow the operation in solar energy the next day if the sunshine allows it.
s s
10 10
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Le dispositif de régulation selon l'invention permet d'assurer le chauffage de l'eau en utilisant au mieux les diverses sources d'énergie disponibles sur les lieux de l'installation ce qui conduit aux cinq possibilités suivantes: The regulation device according to the invention makes it possible to heat the water by making the best use of the various energy sources available on the premises of the installation, which leads to the following five possibilities:
1. Chauffage uniquement diurne par énergie solaire lorsque celle-ci est suffisamment abondante. 1. Heating only during the day by solar energy when it is sufficiently abundant.
figure 1. Dans la réalisation de la figure 2 il peut être partiel (si l'interrupteur temporisé, branché en parallèle sur le régulateur 9 comme précédemment, agit uniquement sur le circuit de la résistance supérieure) ou complet (si l'on utilise, par exemple, 5 un autre interrupteur temporisé sur le circuit d'alimentation de la résistance inférieure 17). figure 1. In the realization of figure 2 it can be partial (if the timed switch, connected in parallel on the regulator 9 as previously, acts only on the circuit of the higher resistance) or complete (if one uses, for example, 5 another timed switch on the supply circuit of the lower resistor 17).
2. Chauffage par la chaudière du chauffage central à laquelle 5. Chauffage mixte: 2. Heating by the central heating boiler to which 5. Mixed heating:
on peut raccorder l'échangeur pendant la mauvaise saison. the exchanger can be connected during the bad season.
io - électrique la nuit pour bénéficier du tarif heures creuses io - electric at night to benefit from the off-peak rate
3. Chauffage mixte électrosolaire continu et économique grâce en commandant la mise sous tension au moyen d'une horloge à la priorité accordée au chauffage solaire. ou d'un relais du type connu sous l'appellation «PULSADIS» ; 3. Continuous and economical electro-solar mixed heating by controlling power-up by means of a clock with priority given to solar heating. or a relay of the type known under the name "PULSADIS";
4. Chauffage électrique rapide à la demande et pour une durée - solaire le jour; 4. Rapid electric heating on demand and for a period - solar during the day;
limitée, en cas de nécessité, en utilisant un interrupteur tempo- îs risé par minuterie et à enclenchement manuel. suivant l'énergie solaire disponible dans la région, on devra choisir la réalisation de la figure 2 ou on pourra se contenter limited, if necessary, by using a timer switch with timer and manual engagement. according to the solar energy available in the region, we will have to choose the realization of figure 2 or we will be able to be satisfied
Ce chauffage n'est que partiel dans le cas de la réalisation de la de celle de la figure. 1. This heating is only partial in the case of the realization of that of the figure. 1.
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1 feuille dessins 1 sheet of drawings
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