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Title:
HIGH-PERFORMANCE THERMAL SENSOR-TRANSMITTER FOR SOLAR WATER HEATER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/088301
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns a thermal sensor-transmitter system for solar water heaters, with optimum capture of the radiated energy by a parabola, a large amount of turbulence being present in the capture region owing to the use of a heat exchanger (radiation - convection), in order to render uniform the temperature in the heat concentration region. Water is circulated with the aid of a circulation pump having low consumption owing to a low head loss.

Inventors:
BENABDELLAH ABDELLATIF (MA)
BOUYA MOHSINE (MA)
ELOUAHABI MOHAMED (MA)
IHRINGER ERNEST (CH)
Application Number:
PCT/MA2013/000049
Publication Date:
June 18, 2015
Filing Date:
December 09, 2013
Export Citation:
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Assignee:
UNIV INT RABAT (MA)
International Classes:
F24J2/46; F24S20/20; F24S23/71
Domestic Patent References:
WO2005090873A12005-09-29
Foreign References:
US4888063A1989-12-19
US4286583A1981-09-01
US20130255752A12013-10-03
US20040031517A12004-02-19
FR1122344A1956-09-05
DE19518872A11996-11-28
Attorney, Agent or Firm:
BOUYA, Mohsine (MA)
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Claims:
REVENDICATIONS

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont comme il suit:

1- Système capteur-transmetteur thermique pour chauffe eau solaire, caractérisé par l'utilisation de l'eau comme liquide colporteur.

2- Système capteur-transmetteur thermique pour chauffe eau solaire selon la revendication 1 caractérisé par l'utilisation d'un miroir parabolique qui concentre les rayonnements du soleil sur un échangeur placé devant son point focal.

3- Système capteur-transmetteur thermique pour chauffe eau solaire selon les revendications 1 et 2 caractérisé par un échangeur composé d'un boitier (Figure l) rectangulaire. Le boitier est constitué de deux plaques de cuivres, dont l'une est noircie O. Un espace d'approximativement 7 mm les sépare l'une de l'autre formant de ce fait une chambre pour le passage de l'eau avec turbulence. Une vitre Θ de verre traité est placée devant la plaque de cuivre noircie. Un boitier O enferme l'élément absorbant qui est isolé de l'extérieur par une plaque de laine de verre Θ.

Description:
DESCRIPTION

Dans l'état actuel de la technique, le captage de l'énergie thermique provenant d'un système de concentration optique, lequel permet d'atteindre de hautes températures, est réalisé par un fluide intermédiaire (caloporteur) dont le point d'ébullition est élevé, évitant ainsi la formation de vapeur et une montée de pression dans l'installation. Il est utilisé pour cela des huiles thermiques ainsi que des sels eutectiques. Ces fluides caloporteurs cèdent leurs calories dans des échahgeurs ou des évaporateurs, selon l'usage qui sera fait de l'énergie obtenue par le captage solaire. Ces fluides intermédiaires imposent des systèmes techniques assez complexes : pompes spéciales, réchauffement des tuyauteries, échangeurs de chaleur spéciaux etc.

Ces dispositifs ont comme défaut des pertes de charge importantes, ce qui réduit le bilan du rendement.

Le but final de ce capteur solaire objet de cette invention est d'exclure les transferts thermiques de hautes technologies. On doit donc se servir d'eau pour le transfert de l'énergie thermique.

Le point focal atteignant des températures de l'ordre de 700°C nous avons créé un dispositif entièrement nouveau de captage thermique, ce qui nous permet de supprimer le fluide de transfert intermédiaire (huile thermique) et transférer les calories directement au fluide primaire (eau), à l'état liquide. Ce dispositif n'est pas placé au foyer optique, mais un en avant de celui-ci afin de disperser l'énergie thermique sur une surface.

Les calories sont ensuite transférées à l'eau par l'intermédiaire d'un échangeur de chaleur constitué d'un ensemble de tubes en cuivre possédant des ailettes, situé dans le réservoir d'eau sanitaire.

Le disposi tif de captage (élément absorbant ou récepteur) du rayonnement thermique provenant d'un concentrateur optique focalisant le rayonnement solaire est un système d'échange de chaleur : rayonnement - convection. Ce dispositif sert également d'échangeur avec le liquide colporteur. Ce dispositif sera placé en un point quelques centimètres avant le foyer optique du miroir, afin de recevoir à sa surface la réflexion totale du concentrateur optique, point qui recevra l'intégralité du rayonnement thermique mais à une température inférieure, qui évitera l'évaporation du liquide.

Un système de fixation réglable permet de choisir un point d'ancrage du dispositif entre le miroir et le foyer optique de ce dernier, afin de choisir la meilleure plage de température. La figure 2 représente cet échangeur en forme de boite rectangulaire. Il est constitué de deux plaques de cuivres, dont l'une est noircie O afin de se rapprocher de l'absorption thermique du corps noir. Un espace de 7 mm les sépare l'une de l'autre formant de ce fait une chambre pour le passage de l'eau. Un dispositif d'introduction de l'eau Θ permet une diffusion régulière sur la surface d'échange. La vitesse est calculée pour avoir un nombre de Reynold plus grand que 2500 (turbulent). Une vitre Θ de verre traité évite les déperditions thermiques et crée un effet de serre. Un boitier O enferme l'élément absorbant qui est isolé de l'extérieur par une plaque de laine de verre Θ

La figure 1 représente le fonctionnement global du système où un traqueur solaire (1) oriente le miroir (2) dans la direction du soleil. Le miroir reflète et concentre les rayons du soleil dans un récepteur carré (3). Une vase d'expansion (4) assure la sécurité du système. L'eau chauffée effectue un échange thermique dans le réservoir (5). Puis l'eau est mitigée pour utilisation (6).