FR2495291A1 - Solar heat generator coupled to photovoltaic generator - uses fluid pipes set into bituminous surface of path or drive-way, and photovoltaic array to power circulation pumps - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIPTIO
TITRE: Générateur thermique solaire coupi avec un générateur photovoltaSque. DESCRIPTIO
TITLE: Solar thermal generator cut with a photovoltaic generator.
La présente invention concerne les systèmes Fournissant des calories pour des usages aussi bien domestiques (eau chaude sanitaire, chauffage maison ou piscines), qu'industriels ou agricoles,
Les dispositifs actuelleinent connus ont l'inconvénient de présenter des aspects inesthétiques dus, d'une part, à leur inclinaison ainsi qu'à leur surface noire importante offerte à la vue, d'autre part, au fait que l'oeil est attiré par une noueauté dans son environnement.On peut également trouver un inconvénient au fait que les systèmes actuels fonctionnent en "tout ou rien" (à l'exception des systèmes utilisant le principe du thermosiphon).Ce qui n'assure pas un maximum de fonctionnement aux moments les plus favorables. The present invention relates to systems providing calories for domestic as well (domestic hot water, home or swimming pool heating), industrial or agricultural uses,
Current known devices have the disadvantage of having unsightly aspects due, on the one hand, to their inclination and to their large black surface offered to sight, on the other hand, to the fact that the eye is attracted by a novelty in its environment. We can also find a drawback to the fact that current systems operate in "all or nothing" (with the exception of systems using the principle of the thermosiphon). This does not ensure maximum operation at most favorable moments.
Les systèmes objets de l'invention sont situés, pour leur partie active, soit au sol soit sur toiture terrasse à plat. Leur surface visible est donc faible avec un certain recul. Ils sont intégrés dans des dispositifs actuellement utilisés pour remplir d'autres fonctions. A ce titre, ils sont doublement rentables. The systems which are the subject of the invention are located, for their active part, either on the ground or on a flat terrace roof. Their visible surface is therefore low with a certain distance. They are integrated into devices currently used to perform other functions. As such, they are doubly profitable.
Leur esthétique est coutumière. Ils sont autonomes énergiquement et par conséquent peuvent fonctionner dans des locaux innocupés ou dont l'énergie a été coupée. nfin, ils sont susceptibles, par leur fonction de générateurs, de se coupler à d'autres systèmes (partie thermique vers une pompe à chaleur, par exemple, et partie photovoltaîque vers une alarme).Their aesthetics are customary. They are energetically autonomous and as a result can operate in premises that are untouched or whose energy has been cut off. Finally, they are capable, by their function of generators, of coupling with other systems (thermal part towards a heat pump, for example, and photovoltaic part towards an alarm).
Pour parvenir à ce résultat, on fait appel à des matériaux connus, bitume ou asphalte, dont l'effet thermo-solaire est profondément implanté dans le subconscient au public: observation de goudron fondu sur les routes en été, ainsi que des phénomènes optiques d3 surface qui l'accompagnent
On utilise comme surface de captation solaire, soit l'étanchéité bitumeuse d'une toiture terrasse, soit la couche de roulement d'une route, soi; encore la couche de finition d'un trottoir.To achieve this result, use is made of known materials, bitumen or asphalt, the thermo-solar effect of which is deeply implanted in the subconscious to the public: observation of molten tar on the roads in summer, as well as optical phenomena d3 accompanying surface
As the solar collection surface, either the bituminous waterproofing of a flat roof, or the wearing course of a road, itself; still the finishing layer of a sidewalk.
On isole thermiquement la couche de surface de captation en roduit noir du reste de l'assise, en la plaçant sur une couche intermédiaire posédant des qualités isolantes: mousses en plaques, granulats légers, béton de produits expansés ou même textiles du genre BIDIM. The capture surface layer in black rod is thermally isolated from the rest of the seat, by placing it on an intermediate layer with insulating qualities: foam in sheets, light aggregates, concrete of expanded products or even textiles of the BIDIM type.
On crée, à l'intérieur même de la couche de captation, un réseau de refroidissement, constitué par un ou plusieurs circuits de tuyaux véhiculants un fluide caloporteur; - ces seront tuyaux de constitution métallique ou en plastique armé (polypropylène armé, silicone armé, etc...). La solution utilisant des tuyaux en plastique arme présente l'avantage de suivre les mouvements de la couche, mais le désavantage, sur les tuyaux métalliques, de posséder une conductivité thermique inférieure; - ce réseau sera ligaturé à un grillage métallique qui servira, de fixation au moment de l'épandage de produit noir, et de collecteur calorifique aprés; - le fluide caloporteur sera constitué par de l'huile ou de l'eau. A cooling network is created inside the collection layer, consisting of one or more circuits of pipes carrying a heat-transfer fluid; - these will be metallic or reinforced plastic pipes (reinforced polypropylene, reinforced silicone, etc.). The solution using reinforced plastic pipes has the advantage of following the movements of the layer, but the disadvantage, on metal pipes, of having a lower thermal conductivity; - This network will be tied to a metal grid which will serve as a fixing when spreading black product, and afterwards as a heat collector; - the heat transfer fluid will consist of oil or water.
Dans ce dernier cas, il sera nécessaire de prévoir l'addition d'un antigel du type Glycol, par exemple.In the latter case, it will be necessary to provide for the addition of an antifreeze of the Glycol type, for example.
On peut, le cas échéant, recouvrir le produit noir d'un matériau transparent mais isolant pour diminuer les pertes par convexion et augmenter encore les performances du système. We can, if necessary, cover the black product with a transparent but insulating material to reduce losses by convection and further increase the performance of the system.
L'ensemble ainsi composé constitue un capteur solaire thermi -que à base de goudron, bitume ou asphalte, et son aspect extérieur sera celui d'une route, d'une voie privée, d'un trottoir ou encore d'une étanchéité ae toiture terrasse. The assembly thus composed constitutes a thermal solar collector based on tar, bitumen or asphalt, and its external appearance will be that of a road, a private road, a sidewalk or even a roof waterproofing. terrace.
On pourra augmenter les performances du capteur ainsi crée en augmentant la réflexion par les parois voisines: par exemple, pour un capteur solaire se présentant sous la forme d'une voie d'accés à un garage, en mettant en place une porte de garage en aluminium anodise ou en tôle d'acier noc. We can increase the performance of the sensor thus created by increasing the reflection from the neighboring walls: for example, for a solar collector in the form of a driveway to a garage, by installing a garage door in anodized aluminum or noc steel sheet.
On peut utiliser les capteurs du type trottoir ou chaussée en pente, en bénéficiant de leSr implantation plus basse que le lieu d'utilisation, pour chauffer une réserve d'eau ou même pour alimenter un système de chauffa ge par le sol directement par effet de thermosiphon. One can use sidewalk or sloping pavement type sensors, benefiting from the lower installation location than the place of use, to heat a water reserve or even to supply a floor heating system directly by thermosyphon.
Un capteur thermique tel que défini plus haut, nous oblige à résoudre un problème technique, à savoir le réglage de la vitesse d'extraction des calories produites; si elle est trop forte, on obtiendra une température du fluide caloporteur de eu d'intéret; si elle est trop faible, on risque de voir la couche de produit noir subir des déformations par fluaae ou même par fusion du liant. I1 est donc essentiel que l'on ajuste, à sa valeur optimum, le débit du fluide caloporteur en fonction de la quantité de calories produites par le capteur. A thermal sensor as defined above, obliges us to solve a technical problem, namely the adjustment of the extraction speed of the calories produced; if it is too high, a temperature of the heat transfer fluid of interest is obtained; if it is too weak, there is a risk of seeing the layer of black product undergo deformations by fluaae or even by melting of the binder. It is therefore essential that the flow rate of the heat transfer fluid is adjusted to its optimum value as a function of the quantity of calories produced by the sensor.
L'originalité de l'invention, outre la constitution à double emploi de ses capteurs thermo-solaires, réside dans la solution de ce problème. Pour cela, on utilise les propriétés physiques différentes des rayonnements solaires pour réaliser un auto-asser -vissement. En l'occurence, on fournit l'énergie électrique nécessaire à la pompe par un générateur pnotovoltaique, dont les cellule s photosensibles seront placées dans le même plan que le capteur précédent, ou dans un plan parallèle. Une augmentation, par l'angle d'incidence ou par l'amplitude, des rayonnements solaires sur le capteur précédent, dont la pompe de circulation sera alimentée comme ci-dessus, donnera proportionnellement une augmentation de l'énergie électrique débitée par le générateur photovoltaîque.Cela entrainera une augmentation du débit de la pdmpe et par conséquent du transfert calorifique par le fluide en circulation vers le lieu d'utilisation ou vers le réservoir de stockage. Une diminution de l'énergie solaire sur le capteur conduira de même à des effets proportionnels de diminution du transfert des calories. Ainsi, en période diurne, le générateur thermo-électro solaire ci-dessus fournira son énergie à température relativement constante. Une centrale de commande électrique ou électronique branchée sur les photopiles permettra d'effectuer le réglage de cette température, en adaptant, par exemple, par un montage potentiométrique 1 puissance du générateur photovoltaîque à celle du capteur.La centrale pourra comporter en outre un asservissement de la température du réservoir ou du lieu d'utilisant -tion à celle donnée par le capteur, k l'aide de sondes thermocou- ples. Elle pourra, enfin, temporiser pour tenir compte de l'iner -tie thermique du capteur solaire période nocturne ou en l'absence d'énergie solaire captable, le générateur photovoltaîque ne débitera pas et par conséquent, il < ~ mura arrêt de circulation du fluide caloporteur par arrêt de la pompe. On évitera donc de dissiper à nouveau les calories stckées dans les moments favorables. The originality of the invention, in addition to the dual use of its solar thermal collectors, lies in the solution of this problem. For this, we use the different physical properties of solar radiation to achieve self-stabilization. In this case, the electrical energy required for the pump is supplied by a pnotovolttaic generator, the photosensitive cells of which will be placed in the same plane as the previous sensor, or in a parallel plane. An increase, by the angle of incidence or by the amplitude, of the solar radiation on the previous sensor, of which the circulation pump will be supplied as above, will give a proportional increase in the electric energy delivered by the photovoltaic generator This will lead to an increase in the flow rate of the pdmpe and consequently in the heat transfer by the circulating fluid to the place of use or to the storage tank. A decrease in solar energy on the collector will likewise lead to proportional effects of a decrease in the transfer of calories. Thus, during the day, the above thermo-electro solar generator will supply its energy at relatively constant temperature. An electrical or electronic control unit connected to the solar cells will allow this temperature to be adjusted, by adapting, for example, by a potentiometric assembly 1 power of the photovoltaic generator to that of the sensor. The control unit may also include a servo the temperature of the tank or place of use -tion to that given by the sensor, using thermocouple probes. It can, finally, delay to take into account the thermal inertia of the solar collector at night or in the absence of collectable solar energy, the photovoltaic generator will not charge and therefore it will stop the circulation of the heat transfer fluid by stopping the pump. We will therefore avoid dissipating the calories stored again at favorable times.
C'est pour ces périodes que l'on aura intérêt à introduire un antigel au sein du fluide caloporteur. It is for these periods that it will be advantageous to introduce an antifreeze within the heat transfer fluid.
Le système décrit ci-dessus peut servir fournir aussi bien de l'eau chaude sanitaire que du chauffage domestique. Dans ce dernier câs, il sera branché directement sur un dispositif de chauffage par le sol en basse température possédant une énergie d'appoint. Ou bien, il servira de source chaufe primaire une chaudière ou à une pompe à chaleur du type sau-air ou eau-eau. The system described above can be used to supply both domestic hot water and domestic heating. In the latter case, it will be connected directly to a low-temperature underfloor heating device with additional energy. Or, it will serve as the primary heating source for a boiler or a heat pump of the sau-air or water-water type.
Le système objet de i 'invention peut aussi servir a réchauffer l'eau d'une piscine pour augmenter sa période d'exploitation. Il peut encore réchauffer l'eau d'arrosage ou assurer le chauffage par le sol des serres. Is peut enfin fournir de l'énergie à basse température à tous les systèmes industriels qui en ont l'utilité: évaporation de solutions chimiques, distillation basse température, etc...The system object of the invention can also be used to heat the water of a swimming pool to increase its period of operation. It can also heat the irrigation water or provide underfloor heating for greenhouses. Is can finally provide energy at low temperature to all industrial systems that have the utility: evaporation of chemical solutions, low temperature distillation, etc ...
Légende de la planche uniaue: - repère 1: générateur photovoltaîque disposé parallèlement à la
voie - repére 2: bordure de route - repère 3: sous-couche en matériau isolant - repère 4: grillage métallique - repère 5: circuit aller du fluide caloporteur - repère 6: circuit retour du fluide calonorteur - repère 7: revêtement bitumineux Legend of the single plate: - item 1: photovoltaic generator arranged parallel to the
track - landmark 2: roadside - landmark 3: underlayment of insulating material - landmark 4: wire mesh - landmark 5: forward circuit of heat transfer fluid - landmark 6: return circuit of heat transfer fluid - landmark 7: bituminous coating
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Cited By (2)
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1980
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