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Title:
VACUUM TUBE SENSOR OPERATING UNDER ATMOSPHERIC PRESSURE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/007296
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a solar water heater with vacuum tubes operating under atmospheric pressure. It uses a heat exchanger in the form of a corrugated tube placed at the top of the tank. The tank is filled with still water which stores the heat from the solar radiation captured by the vacuum tubes. The water for use is heated by heat exchange from the still water through the corrugated tube. The water heater also supplies a central heating circuit.

Inventors:
BENABDELLAH ABDELLATIF (MA)
BOUYA MOHSINE (MA)
ZEKRI ADEL (MA)
LAYUNTA HERRERA SERGIO (MA)
IGUAL AROCA DAVID (MA)
Application Number:
PCT/MA2015/000031
Publication Date:
January 12, 2017
Filing Date:
December 23, 2015
Export Citation:
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Assignee:
UNIV INT DE RABAT (MA)
KAUSER ECO (MA)
International Classes:
F24D17/00; F24J2/34; F24J2/40; F24S10/40; F24S10/70
Domestic Patent References:
WO2014003526A12014-01-03
Foreign References:
US20140226958A12014-08-14
KR100983887B12010-09-27
US20070193872A12007-08-23
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
BOUYA, Mohsine (MA)
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Claims:
Revendications

1 . Un chauffe-eau solaire à tubes sous vide à flux direct caractérisé par l'utilisation de l'eau comme liquide caloporteur à l'intérieur des tubes sous vide (1 ) et du réservoir (2). L'eau est maintenue à pression atmosphérique grâce à une soupape (8) installée en haut du réservoir.

2. Un chauffe-eau solaire à tubes sous vide à flux direct selon la revendication 1 caractérisé par un échangeur (7) sous forme de tube ondulé en inox installé en haut à l'intérieur du réservoir (2) . Les deux extrémités (6) sont reliées à l'entrée et la sortie de l'eau d'utilisation.

3. Un chauffe-eau solaire à tubes sous vide à flux direct selon les revendications 1 et 2 caractérisé par un régulateur électronique du niveau d'eau relié à un capteur de niveau et à une électrovanne.

4. Un chauffe-eau solaire à tubes sous vide à flux direct selon les revendications 1 , 2 et 3 caractérisé par un réservoir extérieur (3) en acier galvanisé revêtu d'une peinture époxy électrostatique. Il contient une isolation (4) en laine de verre pour limiter les déperditions de chaleur. Le réservoir intérieur (5) est en acier inox 304 2B.

5. Un chauffe-eau solaire à tubes sous vide à flux direct selon les revendications 1 , 2, 3 et 4 caractérisé par un échangeur (9) relié au circuit de chauffage central.

6. Un chauffe-eau solaire à tubes sous vide à flux direct selon les revendications 1 , 2, 3, 4 et 5 caractérisé en ce que l'échangeur thermique pour eau est courbé afin d'épouser la forme cylindrique du réservoir en haut.

7. Un chauffe-eau solaire à tubes sous vide à flux direct selon les revendications 1 et 2 caractérisé par un flotteur de maintient de niveau d'eau dans le réservoir.

Description:
Capteur à tubes sous-vide fonctionnant à pression atmosphérique

Description

La présente invention se rapporte aux capteurs solaires à usage de chauffage de l'eau.

Un chauffe-eau solaire, ce n'est pas un bloc unique qui produit de l'eau chaude, mais un ensemble d'éléments qui, raccordés, vont permettre au soleil de libérer l'énergie contenue dans sa lumière, et de chauffer l'eau sanitaire. Les éléments les plus communs sont : Un ou plusieurs capteurs absorbeurs ; un réservoir de stockage (intégré ou séparé) ; un vase d'expansion et un circuit de plomberie de transfert de la chaleur. Dans le cas d'une circulation forcée nous retrouvons également une pompe de circulation et un régulateur électronique.

Deux types de capteurs majeurs existent : les capteurs plans et les capteurs à tubes sous vide. Nous nous intéressons dans le cadre de notre invention aux capteurs à tube sous vide car elle appartient à cette catégorie.

Un capteur à tubes sous vide est constitué d'une série de tubes transparents sous vide qui isolent l'absorbeur. On fait le vide dans ces tubes, comme dans les bouteilles isothermes afin de réduire les déperditions de chaleur par convection et par conduction thermique.

Ce type de capteurs réagit avec moins d'inertie que les capteurs conventionnels ; Ils s'échauffent plus rapidement, ils permettent de mieux tirer parti des petites périodes d'ensoleillement, ils permettent de mieux profiter de l'éclairement du soleil du matin et du soir.

Comme les capteurs à tubes sous vide peuvent atteindre des températures extrêmes de plus de 150° C, le fluide caloporteur est spécialement développé pour ce genre d'installation. La tuyauterie du circuit voyant passer le fluide à plus de 150° C, les tubes en cuivre ne sont soudés à l'étain.

Les déperditions étant réduites par rapport à celles d'un capteur plan vitré, le rendement est nettement supérieur.

Plusieurs types de capteurs à tubes sous vide existent. Les tubes sous vide à flux direct utilisent un fluide caloporteur qui passe directement par l'absorbeur dans les tubes sous vide. Un rendement élevé est obtenu par ce transfert thermique direct. On peut par ailleurs orienter l'absorbeur par rapport au soleil au moment de l'installation, ce qui en fait un très bon capteur pour les implantations en façade par exemple. Les tubes sous vide à caloduc quant à eux, contiennent une petite quantité d'eau (ou un liquide antigel selon les consignes de température). Ce liquide est vaporisé sous vide partiel et cette vapeur s'élève dans le conduit de l'absorbeur, se condense dans le condenseur et retourne sous forme liquide dans l'absorbeur. Le condenseur transfère la chaleur au fluide de transfert thermique.

D'autres technologies amliorent les tubes sous vides en utilisant par exemple l'effet thermos ou les tubes schott/sydney qui diminuent les déperditions de chaleur.

Notre invention est également un capteur solaire thermique de chauffage de l'eau utilisant les tubes sous vide avec la particularité de garder la pression à l'intérieur des tubes sous vide et du réservoir de stockage à pression atmosphérique. Ceci est possible grâce à un flotteur installé à l'entrée d'eau du réseau. Une électrovanne et un capteur de niveau reliés à un régulateur électronique remplacent le flotteur dans certains modèles. Le liquide caloporteur utilisé à l'intérieur du tube et du réservoir est une eau avec ou sans antigel selon le besoin.

Le capteur est composé de plusieurs absorbeurs à tubes sous vide ( 1 ) installés sous un réservoir (2) et contenant de l'eau stagnante. Le chauffage est effectué directement par effet thermospyhon. Un échangeur thermique (7) sous forme de tube ondulé en inox est installé à l'intérieur du réservoir, immergé dans la partie supérieure et chaude. Ses extrémités (6) sont l' entrée et la sortie de l' eau d'utilisation. Le réservoir est alimenté également depuis le réseau d'eau courante. L'échangeur thermique pour eau (7) est courbé afin d'épouser la forme cylindrique du réservoir en haut et maximiser ainsi la température en contact avec l'échangeur étant donné que l'eau chauffée remonte en haut du réservoir.

Dans le cas d'utilisation d'électrovanne au lieu de flotteur, dès que le capteur de niveau indique le remplissage du réservoir, l'électrovanne arrête le flux, et l'eau stagnante ainsi récupérée est utilisée pour emmagasiner l'énergie thermique captée par les tubes sous vide. Un régulateur électronique assure ce fonctionnement. Lorsque le détecteur de niveau indique une baisse due à l'échappement par la soupape, l'électovanne est réouverte pour laisser entrer l'eau dans le réservoir.

Une soupape (8) permet l'évacuation de l'eau évaporée depuis le réservoir pour garder la pression atmosphérique à l'intérieur du réservoir et des tubes sous vide.

Le réservoir extérieur (3) est en acier galvanisé revêtu d'une peinture époxy électrostatique. Il contient une isolation (4) en laine de verre pour limiter les déperditions de chaleur. Le réservoir intérieur (5) est en acier inox 304 2B.

Le chauffe-eau chauffe également l'air de chauffage central qui traverse le réservoir dans un échangeur (9) relié avec le circuit de chauffage.

La figure 1 illustre une découpe en perspective du capteur.

La figure 2 illustre un découpe en perspective montrant l'échangeur courbé.