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DISPOSITIF DE CHAUFFAGE SOLAIRE EN MARGELLE POUR PISCINE ET SON PROCEDE DE FABRICATION.SOLAR HEATER DEVICE FOR POOLS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF.
La présente invention a pour objet la réalisation facile, à la portée de tout bricoleur ou professionnel non spécialisé, d'un _ système de chauffage solaire de piscine esthétique, peu encombrant et peu coûteux, par ruissellement de l'eau de la piscine dans des cuves à effet de serre disposées sur le pourtour de la piscine en lieu et place de la margelle habituelle.The object of the present invention is the easy production, within the reach of any do-it-yourselfer or non-specialized professional, of an _ aesthetic, space-saving and inexpensive solar swimming pool heating system, by trickling the water from the swimming pool into greenhouse tanks placed around the edge of the pool instead of the usual coping.
La figure 1 représente schématiquement une de ces cuves 0- vue d'en haut, avant mise en place des plaques 1, 2 et 3>FIG. 1 schematically represents one of these tanks 0 - seen from above, before placing the plates 1, 2 and 3>
La figure 2 représente une coupe selon l'axe K-K1 perpendi¬ culaire au bord de la piscine.2 shows a section along the axis KK 1 perpendicular to the edge of the pool.
La figure 3 représente une coupe selon l'axe 0-0' traversant le système d'évacuation. 5_ La figure 4 représente une coupe selon l'axe M-M' traversant le système d'alimentation.Figure 3 shows a section along the axis 0-0 'through the exhaust system. 5_ Figure 4 shows a section along the axis M-M 'passing through the supply system.
Le système comporte les éléments suivants :The system has the following components:
1) des cuves peu profondes en forme de bacs, en principe carrées ou rectangulaires (C) réalisées en matière plastique 0- (A) minces, d'une seule pièce, transparentes ou colorées, résistantes au soleil et à l'eau de piscine et ses additifs, moulées en usine, faciles et légères à transporter, et dont la forme est telle qu'il suffit sur place de les retourner et les remplir par leur face inférieu¬ re de ciment ou de béton (B) pour obtenir, après durcissement et 5- nouveau retournement, une cuve prête à être scellée en place, le ciment ou le béton lui donnant la rigidité et solidité nécessaire, et le plastique lui donnant à la fois les qualités de surface requises et la forme précise adéquate pour permettre la pose de tous les autres éléments de façon sxmple et précise pour assurer un rendement optimal, . 0- déterminer l'épaisseur de la lame d'eau de ruissellement, en orienter l'écoulement et l'évacuation.1) shallow tanks in the form of tubs, in principle square or rectangular (C) made of thin plastic 0- (A), in one piece, transparent or colored, resistant to the sun and to swimming pool water and its additives, molded in the factory, easy and light to transport, and whose shape is such that it suffices on the spot to turn them over and fill them with their lower face of cement or concrete (B) to obtain, after hardening and 5- new turning, a tank ready to be sealed in place, the cement or concrete giving it the necessary rigidity and solidity, and the plastic giving it both the surface qualities required and the precise shape suitable to allow the installation of all the other elements in a simple and precise way to ensure optimal performance,. 0- determine the thickness of the runoff blade, direct its flow and evacuation.
Ces cuves en plastique comportent un fond en simple épais¬ seur, et des parois latérales en double épaisseur laissant entre elles un espace destiné à être comblé de ciment ou de béton, l'externe
dépassant le niveau du fond jusqu'au niveau N' de façon à ce que par un remplissage à ras-bord on obtienne exactement l'épaisseur nécessaire de renforcement du fond de la cuve.These plastic tanks have a bottom in simple thickness, and side walls in double thickness leaving between them a space intended to be filled with cement or concrete, the external exceeding the level of the bottom to the level N 'so that by filling to the brim we obtain exactly the necessary thickness of reinforcement of the bottom of the tank.
Le fond des cuves en plastique comporte des ondulations _ orientées éventuelles pour guider l'écoulement, des bosselures éventuel¬ les (a) pour servir d'appui à la plaque de captation (3) ainsi que d'éventuels supports de complément aux plaques 1 et 2.The bottom of the plastic vats has corrugations _ oriented if necessary to guide the flow, embossments possibly (a) to serve as support for the capture plate (3) as well as possible supports to complement the plates 1 and 2.
La paroi latérale interne présente sur tout son pourtour deux retraits superposés en marche d'escalier pour servir d'appui 0- aux plaques 1 et 2, de façon à ce que la plaque 1 se place à ras du bord de la cuve et la plaque 2 antibuée à distance adéquate quelque- millimètres en dessous. Du côté opposé à la piscine elle comportera de plus un renfoncement vertical en gouttière depuis le fond jusqu'au bord supérieur qu'il échancrera en l'enjambant pour laisser passage 5_ au tuyau E d'alimentation. (En variante pourrait être prévu un passage direct à travers la paroi). Du côté piscine, un relèvement du fond en forme de pli rejoignant la paroi déterminera le niveau N de l'eau de ruissellement en servant de trop-plein, l'eau se déversant par . dessus ce bord dans une cavité déterminée par ce pli et par un renfonce- 0- ment S créé au dépens de la paroi et plongeant dans la base de celle- ci en se rétrécissant jusqu'à affleurer à sa face inférieure Nr . Le volume de cette cavité S sera suffisant non seulement pour absorber le débit d'évacuation de l'eau, mais comportera un excédent de capacité pour absorber un léger reflux éventuel dû aux vagues. Ce renfoncement 5- de la paroi se prolonge jusqu'au bord supérieur sous forme de gouttière légèrement évasée pour servir de cheminé; P de contrôle de la pression de l'air, non seulement à ce niveau, mais à chaque niveau de la cuve puisque s'y ouvriront l'espace entre les plaques 1 et 2 et celui entre la plaque 2 et le niveau de l'eau. Cette cheminée aura une 0- profondeur suffisante pour permettre le passage d'un doigt pour soulever et enlever si besoin les plaque. 1 et 2.The internal side wall has on its entire periphery two superimposed recesses in staircase mode to serve as support 0- for plates 1 and 2, so that plate 1 is placed flush with the edge of the tank and the plate 2 anti-fog at a suitable distance a few millimeters below. On the side opposite the swimming pool, it will also have a vertical recess in the gutter from the bottom to the upper edge which it will notch, spanning it to allow passage 5_ to the supply pipe E. (Alternatively a direct passage through the wall could be provided). On the swimming pool side, a rise in the fold-shaped bottom joining the wall will determine the level N of the runoff water by serving as an overflow, the water pouring out. above this edge in a cavity determined by this fold and by a recess S created at the expense of the wall and plunging into the base thereof shrinking until it is flush with its lower face N r . The volume of this cavity S will be sufficient not only to absorb the discharge rate of the water, but will include an excess of capacity to absorb any slight reflux due to the waves. This recess 5- of the wall extends to the upper edge in the form of a slightly flared gutter to serve as a chimney; P for controlling the air pressure, not only at this level, but at each level of the tank since the space between plates 1 and 2 will open there and that between plate 2 and the level of the water. This chimney will have a sufficient depth to allow the passage of a finger to lift and remove the plates if necessary. 1 and 2.
Une seconde cheminée "" analogue pourra être prévue à un endroit quelconque du " pourtour dans le même but mais d'accès plus aisé. 5- Au fond du renfoncement S viendra se raccorder un tube t d'évacuation de l'eau, éventuellement muni d'un système simpleA second chimney "" analog may be provided at any position of the "circumference for the same purpose but with easier access. At the bottom of 5- ren oncement S f will connect a tube T for discharging water, possibly equipped with a simple system
antireflux, qui plongera sous le niveau de la piscine de façon à éviter le refroidissement de l'eau pendant son écoulement et supprimer le bruit qui, vu le nombre de cuves éventuellement nécessaire pourrait être gênant. - Tous les plans verticaux de la cuve seront réalisés légè¬ rement inclinés de façon non seulement à faciliter le démoulage, mais aussi à pouvoir les empiler en les emboitant le plus profondément possible l'une dans l'autre pour le stockage et l'expédition. anti-reflux, which will dive below the level of the pool so as to avoid cooling of the water during its flow and suppress the noise which, given the number of tanks possibly necessary, could be annoying. - All the vertical planes of the tank will be made slightly inclined so as not only to facilitate demolding, but also to be able to stack them by fitting them as deeply as possible into one another for storage and shipping. .
2) PLAQUE 1 : l'effet de serre est obtenu grâce à une 0- plaque soit en verre, soit en matière plastique transparente aux rayons infrarouges du soleil ayant un effet de serre suffisant, qui se pose sur la première marche de la paroi interne prévue à cet effet, la face supérieure à ras du bord supérieur de la cuve, qui prend alors l'aspect d'un cadre. Le matériau doit être choisi suffisam- 5- ment solide en fonction de la dimension de la cuve et des points d'appui pour résister aux chocs et sauts normalement supportés par une margelle de piscine, sans danger de rupture par les baigneurs. Sa surface supérieure doit être antidérapante spécialement pour pieds nus mouillés. Pour des raisons esthétiques elle pourrait être colorée, 0- en tenant compte bien sûr que toute diminution de rendement devra être compensée par une augmentation de la surface globale des cuves.2) PLATE 1: the greenhouse effect is obtained by means of a 0- plate, either made of glass or of plastic material transparent to the infrared rays of the sun having a sufficient greenhouse effect, which arises on the first step of the internal wall provided for this purpose, the upper face flush with the upper edge of the tank, which then takes on the appearance of a frame. The material must be chosen to be sufficiently solid according to the size of the tank and the support points to resist the shocks and jumps normally supported by a swimming pool coping, without danger of breakage by bathers. Its upper surface must be non-slip especially for wet bare feet. For aesthetic reasons it could be colored, 0- taking into account of course that any reduction in yield will have to be offset by an increase in the overall surface of the tanks.
3) PLAQUE 2 : quelques millimètres en dessous de la plaque 1 sera posée sur la deuxième marche une plaque en verre ou en matière plastique transparente aux rayons I.R. du soleil présentant 5- un effet de serre suffisant. Baignant dans la chaleur de la serre, elle empêchera le dépôt de buée sur la plaque 1 (ce qui réduirait son rendement) et l'isolant de l'humidité de la cuve. Cette plaque n'ayant à résister à aucune contrainte si ce n'est son propre poids, pourra être en un matériau beaucoup moins résistant et être par exemple - une simple vitre claire. Cette plaque se situera à quelques millimètres au dessus du niveau N de l'eau*de ruissellement.3) PLATE 2: a few millimeters below the plate 1 will be placed on the second step a glass or plastic plate transparent to the I.R. rays of the sun having 5- a sufficient greenhouse effect. Bathed in the heat of the greenhouse, it will prevent the deposition of mist on the plate 1 (which would reduce its performance) and isolate it from the humidity of the tank. This plate not having to resist any constraint if not its own weight, can be made of a much less resistant material and be for example - a simple clear window. This plate will be located a few millimeters above the level N of the runoff water *.
4) PLAQUE 3 : Dans le fond de la cuve repose le capteur de calories constitué par une plaque métallique protégée contre l'oxyda¬ tion et de couleur idéalement noire mate, mais pouvant pour des raisons 5- esthétiques être d'une autre couleur foncée ayant un coefficient
suffisant d'absorption des rayons l.R. du soleil. La position exacte de cette plaque par rapport au fond et par rapport au niveau de l'eau N sera déterminée soit par sa forme propre, soit par des supports prévus dans le relief du fond do la cuve, de façon à ce qu'elle capte - le maximum de calories solaires tout en gardant avec l'eau de ruisselle¬ ment le contact le plus étroit pour lui transmettre rapidement ces calories.4) PLATE 3: In the bottom of the tank rests the calorie sensor constituted by a metal plate protected against oxidation and of ideally black mat color, but which may for aesthetic reasons be of another dark color having a coefficient sufficient absorption of lR rays from the sun. The exact position of this plate relative to the bottom and relative to the water level N will be determined either by its own shape, or by supports provided in the relief of the bottom of the tank, so that it captures - The maximum of solar calories while keeping with the runoff water the closest contact to quickly transmit these calories.
5) ALIMENTATION : toutes les cuves sont alimentées par l'eau de la piscine par l'intermédiaire d'un tuyau T qui est soit 0— branché sur la sortie du système de filtration, soit avec interposition d'un circulateur électrique sur le tuyau d'entrée de la filtration ou directement dans la piscine. La première solution permet l'économie du circulateur, mais par contre l'alimentation est alors tributaire de la filtration, qui, elle, ne fonctionne normalement pas en permanen- 5- ce, même le jour. Le débit du circulateur et le calibre du tuyau T seront calculés en fonction du nombre de cuves à alimenter, de façon à avoir dans chaque cuve un débit dans des limites acceptables. Il est important de noter que le nombre de calories piégées ne dépend pas du débit de l'eau, qui peut donc varier sans inconvénient d'une 0- cuve à l'autre, seule la température de l'eau à la sortie variera. Le raccordement des cuves au tube T pourra donc se faire par un simple raccord en T (r) de calibre éventuellement identique pour chaque cuve par soucis de standardisation, ou comportant un système simple de réglage, calculé de façon à avoir dans chaque cuve un débit suffisam-5) SUPPLY: all the tanks are supplied with pool water via a hose T which is either 0— connected to the outlet of the filtration system, or with the interposition of an electric circulator on the hose filtration inlet or directly into the pool. The first solution saves the circulator, but on the other hand the power supply is then dependent on filtration, which does not normally operate permanently, even during the day. The flow rate of the circulator and the size of the pipe T will be calculated according to the number of tanks to be supplied, so as to have in each tank a flow rate within acceptable limits. It is important to note that the number of calories trapped does not depend on the flow of water, which can therefore vary without disadvantage from one 0-tank to another, only the temperature of the water at the outlet will vary. The connection of the tanks to the tube T can therefore be done by a simple T-connector (r) of possibly identical gauge for each tank for the sake of standardization, or comprising a simple adjustment system, calculated so as to have a flow rate in each tank. enough
25- ment lent pour être inaudible et suffisamment rapide pour éviter un echauffement excessif de l'eau, source de perte de calories par évaporation. Les différences de pression à la sortie de chaque raccord r sont compensées par la forme du tube E d'alimentation conçue non seulement pour briser le jet mais aussi pour faire chuter la pression25- slow to be inaudible and fast enough to avoid excessive heating of the water, a source of loss of calories by evaporation. The pressure differences at the outlet of each fitting r are compensated for by the shape of the supply tube E designed not only to break the jet but also to drop the pressure
30- par l'élargissement progressif de son calibre, de façon à ce que l'eau vienne baver en douceur et sans bruit au fond de la cuv.. Ce tube E pourrait traverser la paroi, mais il parait plus facile pour le montage, l'étanchéité de la cuve et sa construction de lui faire enjamber le bord dans un renfoncement prévu pour cela. Le \ujbe T30- by the progressive widening of its caliber, so that the water comes to drool gently and silently at the bottom of the tank. This tube E could cross the wall, but it seems easier for mounting, the tightness of the tank and its construction make it step over the edge in a recess provided for this. The \ ujbe T
35- et le raccord r auront intérêt à être enterrés le long des cuves pour raison d'esthétique et d'insonorisation.
PROCEDE DE FABRICATION ET DE MONTAGE35- and the fitting r should be buried along the tanks for reasons of aesthetics and soundproofing. MANUFACTURING AND ASSEMBLY PROCESS
La cuve en plastique sera réalisée en usine par moulage ou tout autre procédé, de même que le tube d'alimentation E et le tube t d'évacuation. Les plaques 1 et 3 et le raccord r seront également - réalisés en usine. La plaque 2 peut être une simple vitre et le tuyau T un banal tuyau d'arrosage ou d'amenée d'eau. Le circulateur est du type utilisé en installations de chauffage d'habitations.The plastic tank will be produced in the factory by molding or any other process, as will the supply tube E and the evacuation tube t. Plates 1 and 3 and connection r will also be made in the factory. The plate 2 can be a simple window and the hose T an ordinary garden hose or water supply. The circulator is of the type used in residential heating installations.
Pour l'expédition et la vente, les cuves pourraient être empilées dans une : boite oui, renforcée par du polystyrène de forme 0- adéquate, pourrait servir de support à la cuve pendant son remplissage de ciment ou de béton pour éviter s'il y a lieu toute déformation. Y seraient joints les autres, accessoires et le mode d'emploi.For shipping and sale, the tanks could be stacked in a : box yes, reinforced with polystyrene of suitable form 0-, could serve as support for the tank during its filling of cement or concrete to avoid if there any deformation takes place. Others, accessories and instructions for use would be attached to it.
Sur place il ne resterait plus qu'à retourner la cuve sur son support éventuel et la remplir à ras-bord par sa face inférieure 5- avec du ciment ou du béton. Si le plastique de la cuve est choisi transparent, avant de couler le ciment la face profonde pourrait au choix du client être peinte ou saupoudrée de gravillons ou éléments décoratifs quelconques aux endroits qui seront visibles, c'est-à- dire le bord supérieur et la face externe côté piscine. L'isolation 0- thermique du fond de la cuve pourrait être améliorée par interposition d'une feuille ou peinture réfléchi sante.On site, all that remains is to return the tank to its possible support and fill it to the brim with its underside 5- with cement or concrete. If the plastic of the tank is chosen transparent, before pouring the cement the deep face could, at the customer's choice, be painted or sprinkled with gravel or any decorative elements in the places that will be visible, i.e. the upper edge and the external side swimming pool side. The thermal insulation of the bottom of the tank could be improved by the interposition of a reflective sheet or paint.
APrès durcissement la cuve sera retournée et sera, côté ciment, scellée au bord de la piscine en veillant simplement à la laisser déborder suffisamment pour dégager l'orifice de sortie destinée 5- au tube t et réaliser du même coup une marche d'arrêt pour les vagues. Les autres éléments n'auront plus qu'à être posés en place et les raccordements réalisés.After hardening the tank will be turned over and will be, on the cement side, sealed at the edge of the swimming pool, just taking care to allow it to overflow enough to clear the outlet orifice intended for 5- the tube t and at the same time make a stop for waves. The other elements will just have to be put in place and the connections made.
COMMENTAIRES :COMMENTS:
1) L'intérêt principal de l'invention étant sa simpli 0- cité et son faible coût le constructeur tendra au maximum à la standar¬ disation des formes, l'acheteur personnalisant son installation par la disposition des cuves et le choix des couleurs. Les cuves pourraient notamment être rectangulaires avec l'alimentation E et l'évacuation S placées aux angles opposés, ce qui permettrait de les poser soit 5- en perpendiculaire, soit en parallèle au bord de la piscine, et de les utiliser pour les coins.
2) Les dimensions des cuves dépendront surtout de la résistance du matériau choisi pour la plaque I. Elles devraient être telles que, une fois remplies de ciment, leur poids reste compatible avec une mise en place facile à la main. Des dimensions de l'ordre _ de 50 x 70 cm et une épaisseur de 6 cm semblent convenables. Rien n'empêche toutefois d'en concevoir de plus grandes, avec des supports intermédiaires éventuels pour les plaques 1 et 2.1) The main interest of the invention being its simplicity and its low cost, the manufacturer will tend as much as possible to standardize the forms, the buyer personalizing his installation by the arrangement of the tanks and the choice of colors. The tanks could in particular be rectangular with the supply E and the drain S placed at opposite angles, which would make it possible to place them either 5- perpendicularly, or in parallel to the edge of the swimming pool, and to use them for the corners. 2) The dimensions of the tanks will depend above all on the resistance of the material chosen for plate I. They should be such that, once filled with cement, their weight remains compatible with easy installation by hand. Dimensions of the order of 50 x 70 cm and a thickness of 6 cm seem suitable. However, there is nothing to prevent the design of larger ones, with possible intermediate supports for plates 1 and 2.
3) Le nombre de cuves sera calculé en fonction du volume de la piscine, du climat local - et des performances désirées. Du fait 0— de leur position figéeàl'horizontale le rendement par unité de surface sera évidemment réduit en conséquence par rapport aux panneaux solaires orientables, mais, sera facilement compensé par une augmentation de surface en conséquence à faible coût et sans déparer le paysage. Au contraite un choix judicieux de la disposition des cuves, des 5_ couleurs et l'alternance éventuelle avec d'autres matériaux peut apporter un effet esthétique certain.3) The number of tanks will be calculated according to the volume of the pool, the local climate - and the desired performance. Because 0- their position figéeàl'horizontale yield per unit area will obviously be reduced accordingly compared to steerable solar panels, but will be easily compensated by a surface corresponding increase in low cost and without marring the landscape. On the contrary a judicious choice of the arrangement of the tanks, the 5_ colors and the possible alternation with other materials can bring a certain aesthetic effect.
4) L'arrêt du chauffage s'effectue soit par recouvrement des cuves, soit par interposition entre les plaques 1 et 2 d'une surface réfléchissante ou enJèvement de la plaque 3* Pour ce faire 0- ϋ suffit d'introduire un doigt dans la cheminée p pour soulever les plaques.4) The heating is stopped either by covering the tanks, or by interposing between the plates 1 and 2 a reflective surface or removing the plate 3 * To do this 0- ϋ just insert a finger into the chimney p to lift the plates.
5) Moyennant l'installation d'une pompe à chaleur la piscine ainsi équipée devient une source importante de calories pour le chauffage de l'habitation, pour peu qu'on limite la déperdition 5_ de chaleur de l'eau par le vent et par convection, ne fut-ce que par un simple film en plastique non récupérable à défaut d'une vraie couverture. Chaque degré en effet d'une piscine de 100m3 soit environ 12 M sur 5 M. représente une réserve suffisante pour porter théorique¬ ment de 20 à 70° C. 2.000 litres d'eau. Cette utilisation pourrait5) By means of the installation of a heat pump, the swimming pool thus equipped becomes an important source of calories for heating the house, provided that the heat loss of water is limited 5_ by the wind and by convection, if only by a simple plastic film not recoverable for lack of a real cover. Each degree, in fact, of a 100m3 swimming pool, ie approximately 12 M by 5 M. represents a sufficient reserve to bring theoretically from 20 to 70 ° C. 2,000 liters of water. This use could
30_ éventuellement à elle seule rentabiliser l'investissement.30_ possibly alone make the investment profitable.
6) Même à défaut de piscine, les cuves solaires gardent un intérêt. AU lieu de la piscine utilisée comme réservoir de calories à basse température, le stockage des calories pourrait se faire dans des réservoirs de moindre capacité mais à plus haute température. ir Les cuves solaires pourraient sans modification être installées sur n'importe quelle surface plane, plateforme, terrasse, jardin ou sentier, un système de tuyauterie récoltant l'eau de sortie. Cette eau pourrait, par ralentissement adéquat du débit, atteindre une température de
l'ordre de 50°C. sans perte de rendement excessive par évaporation. Elle serait déversée dans un récipient ouvert à la pression atmosphéri¬ que, type chasse de toilette (arrivée d'eau de complément contrôlée par flotteur et trop-plein) de volume calculé en fonction du débit, - d'où elle passerait dans un échangeur de température-réservoir type boitier habituel de chauffage domestique pour y céder ses calories avant renvoi vers les cuves avec l'aide d'un circulateur. Pour obtenir une température plus élevée de stockage il suffira d'interposer une pompe à chaleur sur le circuit primaire avant l'échangeur. 0- 7) Du fait de sa forme légèrement évasée vers le haut et l'absence de toute tubulure le système est particulièrement résistant au gel. En effet les tubes t. et E peuvent être conçus en matériau souple et tous les autres tuyaux sont enterrés. Peu de précautions devront donc être prises en hiver.
6) Even in the absence of a swimming pool, solar tanks retain interest. Instead of the swimming pool used as a caloric tank at low temperature, the storage of calories could be done in reservoirs of smaller capacity but at higher temperature. ir The solar tanks could without modification be installed on any flat surface, platform, terrace, garden or path, a piping system collecting the outlet water. This water could, by adequate slowdown of the flow, reach a temperature of around 50 ° C. without excessive loss of yield by evaporation. It would be poured into a container open to atmospheric pressure, flush toilet type (supply of additional water controlled by float and overflow) of volume calculated as a function of the flow rate - from where it would pass through an exchanger temperature-tank type usual domestic heating unit to transfer calories before returning to the tanks with the help of a circulator. To obtain a higher storage temperature, it is sufficient to interpose a heat pump on the primary circuit before the exchanger. 0- 7) Due to its slightly flared shape upwards and the absence of any tubing, the system is particularly frost resistant. Indeed the tubes t. and E can be made of flexible material and all the other pipes are buried. Few precautions should therefore be taken in winter.