FR2478803A1 - Frost protection for solar heat collector - has thermostat to stop circulating-pump during freezing and overflow tank for water expansion - Google Patents
Frost protection for solar heat collector - has thermostat to stop circulating-pump during freezing and overflow tank for water expansion Download PDFInfo
- Publication number
- FR2478803A1 FR2478803A1 FR8007618A FR8007618A FR2478803A1 FR 2478803 A1 FR2478803 A1 FR 2478803A1 FR 8007618 A FR8007618 A FR 8007618A FR 8007618 A FR8007618 A FR 8007618A FR 2478803 A1 FR2478803 A1 FR 2478803A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- circuit
- water
- expansion tank
- frost protection
- pump
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 48
- 230000008014 freezing Effects 0.000 title claims abstract description 13
- 238000007710 freezing Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 30
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 3
- 238000010926 purge Methods 0.000 abstract 2
- 239000008236 heating water Substances 0.000 abstract 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000002528 anti-freeze Effects 0.000 description 4
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 description 4
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 108010053481 Antifreeze Proteins Proteins 0.000 description 2
- 208000006558 Dental Calculus Diseases 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000013475 authorization Methods 0.000 description 1
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 1
- 244000309466 calf Species 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D19/00—Details
- F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
- F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
- F24D19/1009—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating
- F24D19/1042—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating the system uses solar energy
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S40/00—Safety or protection arrangements of solar heat collectors; Preventing malfunction of solar heat collectors
- F24S40/60—Arrangements for draining the working fluid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S40/00—Safety or protection arrangements of solar heat collectors; Preventing malfunction of solar heat collectors
- F24S40/70—Preventing freezing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/20—Solar thermal
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/70—Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Other Air-Conditioning Systems (AREA)
Abstract
Description
La présente invention a pour objet un dispositif destiné à protéger contre le gel des installations de capteurs solaires, et notamment de capteurs plans dans lesquels circule de l'eau, qui constitue le fluide calovecteur assurant le transfert des calories récupérées vers des éléments de chauffage ou de stockage. The present invention relates to a device intended to protect against freezing installations of solar collectors, and in particular of flat collectors in which water circulates, which constitutes the heat-transfer fluid ensuring the transfer of the calories recovered towards heating elements or of storage.
Un tel dispositif a évidemment pour intérAt d'éviter les risques de détérioration de certains éléments du circuit, et tout particulièrement l'insolateur et les conduits et collecteurs destinés à véhiculer le fluide de transfert thermique, lorsque celui-ci,compte tenu de sa nature et de la température ambiante,risque de geler, ce qui est bien entendu le cas de l'eau essentiellement, selon les climats. Obviously, such a device has the advantage of avoiding the risks of deterioration of certain elements of the circuit, and in particular the insolator and the conduits and collectors intended to convey the heat transfer fluid, when the latter, taking into account its nature. and room temperature, risk of freezing, which is of course the case of water essentially, depending on the climate.
Il existe déjà des procédés pour protéger un tel circuit d'eau des risques de gel. Ce problème est résolu, le plus fréquemment, par l'adjonction d'un produit antigel, mélangé à l'eau, en particulier le " glycol ".Bien que d'une efficacité réelle, ce procédé connu n"en présente pas moins un certain nombre d'inconvénients, à savoir -Son court enlevé, qui constitue un handicap lorsque l'on 'utilise pas d'échangeur, et qu'un grand volume de stockage est souhaité. There are already methods for protecting such a water circuit from the risk of freezing. This problem is solved, most frequently, by the addition of an antifreeze product, mixed with water, in particular "glycol". Although of real effectiveness, this known process does not present less one a certain number of drawbacks, namely - its short removed, which constitutes a handicap when a heat exchanger is not used, and that a large volume of storage is desired.
-le risque de dégradation dans le temps : certaines installations dont les canaux sont souvent de faible section (dans le but d'abaisser au maximum l'inertie du système de captage) se voient localement obstruées,après deux ou trois ans de fonctionnement, par des " bouchons " formés de produit antigel et de tartre; l'apparition de ce ph6- noumène se trouve facilitée par l'échauffement important qu'engendre la difficulté de circulation du mélange.la destruction des insolateurs est alors rapide par le gel de l'eau stagnant dans les canaux de circulatiellsDe plus, l'homogénéité du mélange eau-antigel n'est pas parfaite- ment assurée dans le temps. -the risk of degradation over time: certain installations whose channels are often of small section (in order to reduce the inertia of the collection system as much as possible) are locally obstructed, after two or three years of operation, by "plugs" formed of antifreeze and tartar; the appearance of this phenomenon is facilitated by the significant heating caused by the difficulty of circulation of the mixture. The destruction of the insolators is then rapid by the freezing of stagnant water in the circulation channels. homogeneity of the water-antifreeze mixture is not perfectly guaranteed over time.
-Risque de pollution de l'eau à usage sanitaire lorsque la préparation de celle-ci se fait par échange thermique avec le fluide calovecteur des capteurs solaires,ce qui est un cas extrêipement fréquent, existe ce risque de pollution provoqué, comme cela se comprend, par une fuite au niveau de l'échangeur.-Risk of pollution of water for sanitary use when the preparation thereof is done by heat exchange with the heat-transfer fluid of the solar collectors, which is an extremely frequent case, there is this risk of pollution caused, as is understandable , by a leak at the exchanger.
-Enfin,en cas de fuite, en un point bas de l'installation plus particulièrement, la vidange de l'installation exige des précautions spéciales et est onéreuse,car l'eau glycolée ne doit être rejetée ni dans l'égout,ni dans le sol. -Finally, in the event of a leak, at a low point in the installation in particular, draining the installation requires special precautions and is expensive, since the glycol water must not be discharged either into the sewer or into floor.
D'autres procédés destinés à éviter le gel sont aussi couramment employés,actuellement. Les uns utilisent le principe de réchauffage, par circulation d'eau chaude dans les insolateurs, ou au moyen de résistances électriques montées sur les mêmes insolateurs,ces moyens étant mis en action dès que le gel menace. Ce genre de procédé, consistant à fournir de l'énergie aux capteurs,alors que le rôle premier du chauffage solaire est de récupérer des calories "gratuites ", ne semble pas guidé par un véritable intérêt économique. Other methods to prevent freezing are also commonly used today. Some use the principle of reheating, by circulation of hot water in the insulators, or by means of electrical resistors mounted on the same insulators, these means being put into action as soon as the frost threatens. This kind of process, consisting in supplying energy to the collectors, when the primary role of solar heating is to recover "free" calories, does not seem to be guided by a real economic interest.
Un autre procédé, également appliqué,consiste à vidanger le circuit du capteur,par l'ouverture d'une électrovanne, dès que se présente un risque de gel, l'eau étant envoyée à l'égout, ce qui peut avoir lieu plusieurs fois par 24 heures,en hiver. Quoique très efficace,ce procédé présente l'inconvénient de consommer une quantité d'eau non négligeable et,surtout, l'introduction d'un nouveau volume a d'eau après chaque vidange apporte,selon les régions, et en l'absence d'adoucisseur, sa part de calcaire, d'où un dépôt de tartre dans les insolateurs (éléments les plus chauds d'une installation de chauffage solaire)qui est extrêmement préjudiciable au rendement du captage . Il convient d'éviter tout renouvellement de l'eau d'une installation solaire. Another method, also applied, consists in draining the sensor circuit, by opening a solenoid valve, as soon as there is a risk of freezing, the water being sent to the sewer, which can take place several times. per 24 hours, in winter. Although very effective, this process has the disadvantage of consuming a significant amount of water and, above all, the introduction of a new volume of water after each drain brings, depending on the region, and in the absence of softener, its share of limestone, resulting in a deposit of tartar in the insulators (hottest elements of a solar heating installation) which is extremely detrimental to the efficiency of the collection. Any renewal of the water in a solar installation should be avoided.
La présente invention vise à remédier à l'ensemble des inconvenients précités, en fournissant un système de mise hors gel économique, permettant d'utiliser de l'eau sans additif, sans nécessité de renouvellement et sans échangeur, évitant toute dégradation et ne nécessitant pas d'autres précautions que celles qui sont habituelles et parfaitement connues, ce système étant mis en oeuvre par des moyens technologiques simples et sûrs, notamment vis-à-vis des problèmes d'étanchéité,donc un système fiable et n'affectant pas le rendement de l'installation. The present invention aims to remedy all of the aforementioned drawbacks, by providing an economical anti-freeze system, making it possible to use water without additives, without the need for renewal and without exchanger, avoiding any degradation and not requiring other precautions than those which are usual and perfectly known, this system being implemented by simple and safe technological means, in particular with regard to sealing problems, therefore a reliable system and not affecting the yield of the installation.
A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet un dispositif de mise hors gel pour capteur solaire,plus particulièrement pour capteur solaire parcouru par de l'eau et appartenant à une installation comprenant une conduite d'amenée avec pompes de circulation, une conduite de retour, un circuit de chauffage et/ou de stockage, et un vase d'expansion communiquant avec l'air libre, le capteur se trouvant à une altitude supérieure à celle de l'utilisation, dispositif dans lequel le vase d'expansion est dimensionné de manière à pouvoir absorber intégralement le volume d'eau correspondant à la portion de circuit située au-dessus de lui, une prise d'air étant prévue à la partie la plus haute du circuit, et des moyens de détection étant prévus, sur le capteur ou à proximité, pour provoquer l'arrat de la pompe,située , situé au-dessous du vase d'expansions, si la température correspond à un risque a gel, de manière à transféré lJeau de la portion supérieure du circuit; incluant le capteur, dans le vase à expansion. To this end, the subject of the invention is essentially a frost protection device for a solar collector, more particularly for a solar collector traversed by water and belonging to an installation comprising a supply pipe with circulation pumps, a pipe return, a heating and / or storage circuit, and an expansion tank communicating with the open air, the sensor being at an altitude higher than that of use, device in which the expansion tank is dimensioned so as to be able to fully absorb the volume of water corresponding to the portion of the circuit located above it, an air intake being provided at the highest part of the circuit, and detection means being provided, on the sensor or close to it, to cause the shutdown of the pump, located, located below the expansion vessel, if the temperature corresponds to a risk of freezing, so as to transfer the water from the upper portion of the circuit; including the sensor, in the expansion tank.
L'invention permet ainsi, sans complication de l'installation mais par une disposition judicieuse de ses composants,d'éviter les détériorations dues au gel,tout en utilisant de l'eau de ville sans traitement partie lier. utilisation de l'eau non traitée, indépendamment des considérations relatives à la corrosion des matériaux en présence, évite le recours à un échangeur, d'où un coOt diminué et un rendement amélioré de l'installation; ; ces avantages sont encore amplifiés par le FELit que l'eau, par rapport aux autres fluides, possède une chaleur spécifique plus élevée, une très faible viscosité meme à basse température, et un prix basl notamment dans le cas où l'o:n-réalise un stockage important (ceci étant en rapport avec la chaleur spécifique élevée de l'eau) ou une distribution directe de l'eau chauffée dans le capteur. La mise en oeuvre de l'invention implique aussi un fonctionnement à basse pression, compte tenu des communications nécessaires avec l'air libre, ce qui permet, en outre, l'usage de capteurs meilleur marché, puisque non destinés à subir la pression habituelle de plusieurs bars d'un réseau urbain de distribution d'eau. The invention thus makes it possible, without complication of the installation but by a judicious arrangement of its components, to avoid deterioration due to freezing, while using tap water without part-binding treatment. use of untreated water, independently of the considerations relating to the corrosion of the materials present, avoids the need for an exchanger, resulting in a reduced cost and an improved efficiency of the installation; ; these advantages are further amplified by the FELit that water, compared to other fluids, has a higher specific heat, a very low viscosity even at low temperature, and a low price especially in the case where the o: n- performs significant storage (this being related to the high specific heat of the water) or direct distribution of the heated water in the collector. The implementation of the invention also involves operation at low pressure, taking into account the necessary communications with the open air, which also allows the use of cheaper sensors, since they are not intended to undergo the usual pressure. several bars in an urban water distribution network.
Un intéret supplémentaire du choix de l'eau, comme fluide calovecteur, réside dans le fait que, même en cas de température extérieure inférieure à OOC, l'eau véhiculée peut récupérer des calories à un niveau thermique nettement supérieur à OOC. En effet, les moyens de détection relèvent la température de l'insolateur soumis à l'effet da serre, et non pas la température extérieure, et seules les calories à un niveau thermique inférieur à, ou voisin de OOC ne peuvent être véhiculées par ce système (alors que, même pour être utilisées par une pompe à chaleur, de telles calories ne seraient pas économiquement intéressantes). An additional advantage of the choice of water, as heat transfer fluid, resides in the fact that, even in the case of an outside temperature below OOC, the conveyed water can recover calories at a thermal level significantly higher than OOC. Indeed, the detection means record the temperature of the insolator subjected to the greenhouse effect, and not the outside temperature, and only the calories at a thermal level below, or close to OOC cannot be conveyed by this system (whereas, even to be used by a heat pump, such calories would not be economically advantageous).
Selon un iode de réalisation simple de ce dispositif de mise hors gel, les moyens permettant de vider d'eau la portion du circuit au-dessus du vase d'expansion sont constitués par une sonde thermique qui, de manière connue en soi, contrôle la mise en route ou l'arrAt de l'installation,notamment de sa pompe,par l'intermédiaire d'un thermostat.Les moyensen question pourront aussi être constitués, dans le cas où le fonctionnement de la pompe est commandé par une horloge ou un dispositif optique, par une sonde thermique placée sur le capteur et commandant la fermeture ou l'ouser- ture du circuit électrique de la poupe, ceci de telle sorte que la pompe fonctionne seulement si deux conditions sont remplies simultanément une premiere condition étant l'autorisation donnée par l'horloge (ou le dispositif optique), l'autre condition étant l'aux torisation donnée par la sonde thermique. Dans tous les cas, l'installation utilise, pour son fonctionne- ment normal et pour sa mise hors gel, une pompe de circulation qui présente ltavantageX par rapport au système de thermo-syphon, de pouvoir récupérer une plus grande quantité d'énergie par mise en route rapide de la circulation dès que l'échauffement est suffisants et par une vitesse plus grande du fluide, garante din rendement meilleur.Par ailleurs, le système of- fre un degré élevé de sécurité : dans l'éventualité d'une panne d'alimentation électrique, on n'a pas à craindre le non-fonctionnement d'un composant élec- trique ou électronique quelconque o la pompe s'arrAte tout simplement, et l'installation revient d'ellewm8me en situation de mise hors gel,par le principe des vases communicants ", qui fait descendre instantanément l'eau de toute la portion supérieure du circuit vers le vase d'expansion, prévu pour la recevoir. According to an iodine of simple embodiment of this frost protection device, the means making it possible to empty the portion of the circuit above the expansion vessel with water are constituted by a thermal probe which, in a manner known per se, controls the starting or stopping of the installation, in particular of its pump, by means of a thermostat. The means in question may also be constituted, in the case where the operation of the pump is controlled by a clock or a optical device, by a thermal probe placed on the sensor and controlling the closing or the opening of the electric circuit of the stern, this so that the pump works only if two conditions are fulfilled simultaneously a first condition being the authorization given by the clock (or the optical device), the other condition being the torization given by the thermal probe. In all cases, the installation uses, for its normal operation and for its frost protection, a circulation pump which has the advantage X compared to the thermo-siphon system, to be able to recover a greater quantity of energy by rapid circulation start as soon as the heating is sufficient and by a higher speed of the fluid, guaranteeing better performance. Furthermore, the system offers a high degree of safety: in the event of a breakdown power supply, there is no need to fear the non-functioning of any electrical or electronic component where the pump simply stops, and the installation returns automatically in an anti-freeze situation, by the principle of communicating vessels ", which instantly brings the water down from the entire upper portion of the circuit to the expansion vessel, intended to receive it.
La prise d'air, prévue à la partie la plus haute du circuit, peut être constituée par un purgeur d'air automatique à grand débit, ou encore par un simple tuyau raccordé en " pied de biche " au circuit principal. The air intake, provided at the highest part of the circuit, can be constituted by an automatic air vent with high flow rate, or even by a simple hose connected in "crowbar" to the main circuit.
Quant au vase d'expansion, dont on rappelle qu'il est dimensionné de manière à pouvoir absorber le volume d'eau correspondant à la portion de circuit située audessus de lui, il peut être raccordé soit en amont du capteur et de la pompe, soit en aval du capteur,de préférence par un piquage en " pied de biche ". Quels que soient les branchements, il convient bien entendu, pour l'obtention du résultat recherché, de disposer le vase d'expansion et la portion inférieure du circuit en un lieu où n'existe pas le risque de gel, ou de calorifuger convenablement ces parties de l'installation. As for the expansion tank, which we recall that it is dimensioned so as to be able to absorb the volume of water corresponding to the portion of circuit situated above it, it can be connected either upstream of the sensor and of the pump, either downstream of the sensor, preferably by a "crowbar" stitching. Whatever the connections, it is of course appropriate, in order to obtain the desired result, to place the expansion tank and the lower portion of the circuit in a place where there is no risk of freezing, or to properly insulate these parts of the installation.
Pour définir l'invention de manière assez succincte, il a été question jusqu'ici d'un capteur solaire,mais il va de soi que le présent dispositif de mise hors gel peut être commun à plusieurs capteurs solaires,appartenant à une même installation de chauffage. To define the invention quite succinctly, it has hitherto been a question of a solar collector, but it goes without saying that the present frost protection device may be common to several solar collectors, belonging to the same installation. heater.
De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence à l'unique figure du dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une installation de capteur solaire équipée de ce dispositif de mise hors gel. In any case, the invention will be better understood with the aid of the description which follows, with reference to the single figure of the appended schematic drawing representing, by way of nonlimiting example, a solar collector installation equipped with this device. frost protection.
Sur cette figure, la retérence 1 désigne un capteur solaire, ou un groupe de capteurs solaires réunis entre eux par des collecteurs haut 2 et bas 3. il s'agit de capteurs plans à effet de serre, d'un type bien connu, incliné par rapport à l'horizontale d'un angle oc compris entre quelques degrés et 900. Suivant une disposition classique, l'installation comprend -une conduite d'amenée de fluide 4, aboutissant au collecteur bas 3, -une conduite de retour de fluide 5,partant du collecteur haut 2, - une pompe de circulation 6, intercalée sur la conduite d'amenée 4, - un circuit 7 de chauffage et/ou de stockage,non représenté dans le détail,permettant d'utiliser le potentiel thermique du fluide, - un vase d'expansion 8 permettant d'absorber les dila- tations du fluide dans toute l'installation, ce vase d'expansion étant à l'air libre et se trouvant en commu nication soit avec la conduite d'amenée 45 4, en amont de la pompe 6, soit avec la conduite de retour 5(cette seconde possibilité étant représentée en traits mixtes). In this figure, the reterence 1 designates a solar collector, or a group of solar collectors joined together by high collectors 2 and low 3. these are flat collectors with greenhouse effect, of a well known type, inclined relative to the horizontal of an angle oc of between a few degrees and 900. According to a conventional arrangement, the installation comprises -a fluid supply pipe 4, leading to the bottom manifold 3, -a fluid return pipe 5, starting from the top manifold 2, - a circulation pump 6, interposed on the supply pipe 4, - a heating and / or storage circuit 7, not shown in detail, making it possible to use the thermal potential of the fluid, - an expansion tank 8 enabling the expansion of the fluid to be absorbed throughout the installation, this expansion tank being in the open air and being in communication either with the supply line 45 4, upstream of the pump 6, either with the return line 5 (this second possibility is ant shown in dashed lines).
il est à noter que le tuyau 9,partant de la partie inférieure du vase d'expansion 8, est raccordé à la conduite 4 ou 5 par un piquage 10 en " pied de biche ", pour bénéficier du phénomène de Venturi lorsque la circulation du fluide se fait dans le sens vase 8 - > pompe 6 et capteur 1. it should be noted that the pipe 9, starting from the lower part of the expansion tank 8, is connected to the pipe 4 or 5 by a nozzle 10 in "crowbar", to benefit from the Venturi phenomenon when the circulation of the fluid is done in the direction of vessel 8 -> pump 6 and sensor 1.
Le vase d'expansion 8 est dimensionné, selon l'inven tison, pour permettre non seulement l'absorption des phénomènes de dilatation, mais encore la récupération intégrale du volume correspondant à la portion du circuit située au-dessus de ce vase 8. The expansion vessel 8 is dimensioned, according to the invention, to allow not only the absorption of expansion phenomena, but also the complete recovery of the volume corresponding to the portion of the circuit located above this vessel 8.
Une arrivée deean du réseau 11 aboutit au vase d'expansion 8, et nn robinet flotteur, représenté très schématiquement en 12 mais d'un type bien connu utilisé dans les chasses d'eau traditionnelles, assure le main- tien d'un niveau minimal. Ceci permet de compenser les pertes, en principe minimesrésultant de l'évaporation. A deean arrival from the network 11 leads to the expansion tank 8, and a float valve, represented very diagrammatically at 12 but of a well-known type used in traditional flushes, ensures maintenance of a minimum level. . This compensates for losses, in principle minimal resulting from evaporation.
Au point le plus haut du circuit, soit au départ de la conduite de retour 5, est implanté un purgeur d'air automatique à grand débit 13, ou, en variante, un tuyau de mise à l'air libre 14, raccordé en " pied de biche" sur la conduite 5 en vue de l'obtention d'un phénomène de Venturi. At the highest point of the circuit, that is to say at the start of the return pipe 5, a high-flow automatic air vent valve 13 is installed, or, as a variant, a vent pipe 14, connected at " crowbar "on line 5 with a view to obtaining a Venturi phenomenon.
Une sonde thermique 15, existant déjà dans la plupart des installations,détecte la température en un point judicieux du ou des capteurs I. La sonde 15 commande, par l'intermédiaire d'un thermostat différentiel,la mise en route de l'installation, ou l'ouverture d'une vanne (non représentée) assurant la récupération des calories collectées, ceci lorsque la température détectée par cette sonde 15 est supérieure à une température de référence, par exemple à la température du stockage. A thermal probe 15, already existing in most installations, detects the temperature at a suitable point of the sensor (s) I. The probe 15 controls, by means of a differential thermostat, the start-up of the installation, or the opening of a valve (not shown) ensuring the recovery of the calories collected, this when the temperature detected by this probe 15 is higher than a reference temperature, for example the storage temperature.
Toute la portion de l'installation située au-dessous d'un " n veau au repos " 16, qui sera précisé plus loin, doit être placée dans un local dont la température ambiante ne risque pas de descendre au-dessous de OOC. Sinon, les composants décrits devront être calorifugés. Il est à noter à ce sujet que, dans le cas de la disposition du vase d'expansion 8 suivant le tracé en traits continus, la pompe 6 peut être située à plusieurs mètres en-dessous de ce vase 8, par exemple dans une chaufferie installée au sous-sol de la maison ou de l'immeuble équipé du ou des capteurs solaires 1. The entire portion of the installation located below a "calf at rest" 16, which will be specified below, must be placed in a room whose ambient temperature is not likely to drop below OOC. Otherwise, the components described must be insulated. It should be noted in this regard that, in the case of the arrangement of the expansion vessel 8 following the line drawn, the pump 6 may be located several meters below this vessel 8, for example in a boiler room installed in the basement of the house or building equipped with the solar collector (s) 1.
Le fonctionnement de l'installation,et plus particulièrement de son dispositif de mise hors gel,est le suivant
Si la température du ou des capteurs solaires 1 est insuffisante, la sonde 15 ne déclenche pas la mise en route de l'installation. Par application du principe des vases communicants,le niveau d'eau s'égalise dans les conduites 4 et 5 et dans le vase d'expansion 8, en atteignant le " niveau au repos " 16 déjà mentionné précédemment.The operation of the installation, and more particularly of its frost protection device, is as follows
If the temperature of the solar collector (s) 1 is insufficient, the probe 15 does not trigger the start-up of the installation. By applying the principle of communicating vessels, the water level is equalized in lines 4 and 5 and in the expansion vessel 8, reaching the "level at rest" 16 already mentioned above.
Si la température relevée par la sonde 15 au niveau du ou des capteurs solaires 1 est suffisante,la pompe 6 ( qui reste toujours immergée) est mise en marche; l'eau sous pression à la sortie de cette pompe 6 s'élève dans la conduite d'amenée 4, remplit le collecteur bas 3, irrigue les insolateurs du ou des capteurs 1, et atteint le c-ollecteur haut 2. If the temperature recorded by the probe 15 at the level of the solar collector (s) 1 is sufficient, the pump 6 (which always remains submerged) is started; the pressurized water at the outlet of this pump 6 rises in the supply line 4, fills the bottom collector 3, irrigates the insolators of the sensor (s) 1, and reaches the top c-collector 2.
La purge d'air se faisant par le purgeur 13 ou le tuyau 14, l'eau pénètre dans la conduite de retour 5 et descend dans celui-ci, de sorte que le circuit hydraulique est rapidement fermé. Bien entendu, compte tenu de ce que le volume de l'installation, précédemment situé au-dessus du " niveau de repos " 16 et contenant de l'air, se remplit alors d'eau puisée dans le vase d'expansion 8, ce dernier voit son niveau baisser, du fait de l'aspira- tion de la pompe 6,jusqu 'a un 't niveau en cours de fonctionnement " 17. The air bleeding is done by the bleeder 13 or the pipe 14, the water enters the return line 5 and descends therein, so that the hydraulic circuit is quickly closed. Of course, taking into account that the volume of the installation, previously located above the "rest level" 16 and containing air, then fills with water drawn from the expansion tank 8, this the latter sees its level drop, due to the suction of the pump 6, up to a "t level during operation" 17.
Si la température détectée par la sonde 15 est basse et que le gel est à craindrez le circuit électrique qui alimente la pompe 6 est automatiquement ouvert, et cette pompe s arrAete. eau du circuit est alors soumise en tout point à la pression atmosphérique, grâce à la prise d'air 17 ou 14 de la partie haute du circuit, et grecs à celle 18 du vase d'expansion 8 (cette dernièreetprise d'air " pouvant être une communication avec un égout). If the temperature detected by the probe 15 is low and the frost is to be feared, the electrical circuit which supplies the pump 6 is automatically opened, and this pump stops. circuit water is then subjected at all points to atmospheric pressure, thanks to the air intake 17 or 14 of the upper part of the circuit, and Greek to that 18 of the expansion tank 8 (the latter air intake "can be a communication with a sewer).
Tout naturellement, en quelques instants, le volume d'eau se stabilise de nouveau au " niveau de repos" 16, et tou- te la portion de l'installation exposée au gel est vide d'eau.Quite naturally, in a few moments, the volume of water stabilizes again at "rest level" 16, and all the portion of the installation exposed to freezing is empty of water.
Le dispositif décrit trouve son application dans les cas ou les capteurs solaires 1 fonctionnent sans être soumis à la pression directe du réseau d'eau,donc s'applique lorsque l'eau se trouve en expansion libre à la pression atmosphérique,les capteurs se trouvant à une altitude supérieure à celle de l'utilisation(chauffage direct et/ou stockage). Ceci exclut le cas de certains chauffe-eau solaires dans lesquels l'eau de ville circule, sous pression, directement dans les insolateurs avant d'hêtre dirigée vers les points de puisage : robinet d'évier, lavabo, baignoire, etc..Pour les mêmes raisons, le domaine d'application de l'invention exclut le cas d'une installation en thermo-syphon,dans laquelle le réservoir ou l'utilisation est situé obligatoirement audessus des capteurs. The device described finds its application in cases where the solar collectors 1 operate without being subjected to the direct pressure of the water network, therefore applies when the water is expanding freely at atmospheric pressure, the collectors being at an altitude higher than that of use (direct heating and / or storage). This excludes the case of certain solar water heaters in which the city water circulates, under pressure, directly in the insulators before being directed towards the points of drawing: sink tap, sink, bathtub, etc ... the same reasons, the field of application of the invention excludes the case of an installation in thermo-siphon, in which the tank or the use is necessarily located above the sensors.
Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce dispositif de mise hors gel qui a été décrite ci-dessus à titre d'exemple; elle en embrasse,au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application conçues suivant le même principe. C'est ainsi, notamment, que les prises d'air peuvent être réalisées suivant toutes formes, et que le système de mise en marche de la pompe peut être différent :une variante consisterait à assurer la mise en route de la pompe 6 à partir d'un- dispositif connu optiaue ou d'une horloge, la sonde 15 commandant alors, en cas de risque de gel, l'ôuverture du circuit électrique par l'intermédiaire d'un interrupteur monté en série avec celui commandé par l'horloge ou le dispositif optique sur le circuit d'alimentation de la pompe. Suivant une autre variante, la pompe peut être installée sur la conduite 5, en dessous du piquage en pied de biche 10; dans ce cas, le vase d'expansion communiquant avec l'air libre se trouvera disposé comme représenté en traits mixtes. Dans le même ordre d'idées, l'alimentation en eau de l'installation, représentée comme étant contrée automatiquement par un robinet à flotteur 12, peut être supprimée,notamment dans le cas d'une installation modeste (chauffe-eau par exemple); l'appoint sera dans ce cas effectué manuellement, par une trappe située en partie haute du vase d'expansion. It goes without saying that the invention is not limited to the sole embodiment of this frost protection device which has been described above by way of example; on the contrary, it embraces all of the variant embodiments and applications designed according to the same principle. Thus, in particular, that the air intakes can be produced in any form, and that the system for starting the pump can be different: a variant would consist in ensuring the starting of the pump 6 from of a known optical device or of a clock, the probe 15 then controlling, in the event of a risk of frost, the opening of the electric circuit by means of a switch mounted in series with that controlled by the clock or the optical device on the pump supply circuit. According to another variant, the pump can be installed on line 5, below the nozzle at the presser foot 10; in this case, the expansion vessel communicating with the open air will be arranged as shown in phantom. In the same vein, the water supply to the installation, represented as being automatically countered by a float valve 12, can be eliminated, in particular in the case of a modest installation (water heater for example) ; in this case, the topping up will be done manually, by a hatch located in the upper part of the expansion tank.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8007618A FR2478803A1 (en) | 1980-03-24 | 1980-03-24 | Frost protection for solar heat collector - has thermostat to stop circulating-pump during freezing and overflow tank for water expansion |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8007618A FR2478803A1 (en) | 1980-03-24 | 1980-03-24 | Frost protection for solar heat collector - has thermostat to stop circulating-pump during freezing and overflow tank for water expansion |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2478803A1 true FR2478803A1 (en) | 1981-09-25 |
Family
ID=9240524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8007618A Pending FR2478803A1 (en) | 1980-03-24 | 1980-03-24 | Frost protection for solar heat collector - has thermostat to stop circulating-pump during freezing and overflow tank for water expansion |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2478803A1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2518247A1 (en) * | 1981-12-16 | 1983-06-17 | Huin Guy | Frost protection circuit for solar collector - uses charge of immiscible oil to flood exposed heat exchangers |
| FR2566885A1 (en) * | 1984-07-02 | 1986-01-03 | Moureau Marie Lucienne | Novel type of solar collector |
| CN104729119A (en) * | 2015-01-04 | 2015-06-24 | 张其明 | Solar thermal power working system safety method |
| ES2583702A1 (en) * | 2015-12-30 | 2016-09-21 | Eduardo SANCHEZ APOLO | Low-temperature solar thermal installation for heating domestic hot water, heating and industrial processes (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) |
| CN110006172A (en) * | 2019-04-19 | 2019-07-12 | 山东华春新能源有限公司 | A kind of defrosting combination type air source heat pump air water-heating device |
| CN115493302A (en) * | 2022-11-21 | 2022-12-20 | 兰州大成科技股份有限公司 | Method for emptying heat transfer working medium of line focusing heat collecting system and line focusing heat collecting system thereof |
-
1980
- 1980-03-24 FR FR8007618A patent/FR2478803A1/en active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2518247A1 (en) * | 1981-12-16 | 1983-06-17 | Huin Guy | Frost protection circuit for solar collector - uses charge of immiscible oil to flood exposed heat exchangers |
| FR2566885A1 (en) * | 1984-07-02 | 1986-01-03 | Moureau Marie Lucienne | Novel type of solar collector |
| CN104729119A (en) * | 2015-01-04 | 2015-06-24 | 张其明 | Solar thermal power working system safety method |
| ES2583702A1 (en) * | 2015-12-30 | 2016-09-21 | Eduardo SANCHEZ APOLO | Low-temperature solar thermal installation for heating domestic hot water, heating and industrial processes (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) |
| CN110006172A (en) * | 2019-04-19 | 2019-07-12 | 山东华春新能源有限公司 | A kind of defrosting combination type air source heat pump air water-heating device |
| CN110006172B (en) * | 2019-04-19 | 2024-02-20 | 山东山太新能源有限公司 | Defrosting combined air source heat pump air water heater |
| CN115493302A (en) * | 2022-11-21 | 2022-12-20 | 兰州大成科技股份有限公司 | Method for emptying heat transfer working medium of line focusing heat collecting system and line focusing heat collecting system thereof |
| CN115493302B (en) * | 2022-11-21 | 2023-01-17 | 兰州大成科技股份有限公司 | Method for emptying heat transfer working medium of line focusing heat collecting system and line focusing heat collecting system thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1947394B1 (en) | Installation for domestic heating and/or for producing domestic hot water | |
| FR2478803A1 (en) | Frost protection for solar heat collector - has thermostat to stop circulating-pump during freezing and overflow tank for water expansion | |
| FR2896306A1 (en) | Domestic central heating and hot water system comprises reserve hot water tank fitted with renewable energy heating system, separate hot water tank being heated by a heat exchanger, through which hot water from boiler and reserve tank flows | |
| FR2999830B1 (en) | ELEMENT FOR THE TREATMENT OF IMPROVED SOLAR RADIATION AND A SOLAR FOLLOWER AND A SOLAR POWER PLANT EQUIPPED WITH SUCH ELEMENT | |
| FR2487959A2 (en) | Heater using geothermal and solar heat - has solar collectors to heat underground back-up reservoir | |
| FR2896858A1 (en) | Heat plant for providing domestic hot water, has heat pump stopping circulation of liquid when solar radiation is sufficient and permitting circulation of liquid when solar radiation is insufficient | |
| FR2939875A1 (en) | Solar water heater installation, has pump causing circulation of heat transfer fluid between heliothermal sensor and hot water reserve balloon, and anti-return valve connected on return pipe near top point of installation | |
| EP2655977B1 (en) | Device for producing sanitary hot water by means of water solar collectors directly connected to a hot water reservoir | |
| EP0493254B1 (en) | Solar system for heating a swimming pool | |
| CH651125A5 (en) | Method for using the heat contained in water for heat source. | |
| CN217653956U (en) | Vacuum heat collecting pipe and electromagnetic auxiliary heating device | |
| FR2492959A1 (en) | Heat exchanger for absorbing heat from air - has vertical or inclined fins mounted on vertical pivoted frame | |
| FR2553181A1 (en) | DEVICE FOR THERMAL STORAGE FROM TWO ENERGY SOURCES, AND INSTALLATION USING SUCH A DEVICE | |
| CH705478A1 (en) | Device for collecting and/or storing renewable energy for heating and producing domestic hot water, has heat pump arranged to provide additional heat energy to heating circuit, and container connected to domestic water circuit | |
| NL1013599C2 (en) | Solar heating system partially filled with gas to prevent freezing to exposed parts and damage caused by overheating | |
| BE889441A (en) | MANIFOLD FOR INSTALLATION OF THERMAL CONVERSION OF SOLAR ENERGY | |
| CA1205059A (en) | Central hot air heating system | |
| FR2478273A1 (en) | INSTALLATION FOR HEATING A COOLANT FLUID AND CONSUMER WATER IN BUILDINGS | |
| JPS6118364Y2 (en) | ||
| FR2461897A2 (en) | Seasonal heat storage below ground - uses summer solar heat to provide winter heating stored in pipework in sand mass | |
| EP2734787B1 (en) | System for the production of hot water using solar panels and comprising a overheating protection device | |
| FR2474655A1 (en) | HEAT PUMP INSTALLATION | |
| BE836906A (en) | ||
| FR2470938A2 (en) | Heating system using tubes buried underground - has circuit with tubes sloping downwards and outer circuit forming loop at upper level | |
| CH701001A2 (en) | Solar cistern for heating individual house, has open type hydraulic circuits lightly inclined such that hydraulic circuits are emptied by drain in cistern when pumps are stopped to protect hydraulic circuits against frost |