FR3004523A1

FR3004523A1 - THERMAL SYSTEM

Info

Publication number: FR3004523A1
Application number: FR1353214A
Authority: FR
Inventors: Liqun Feng
Original assignee: FENG TECHNOLOGIES FENGTECH
Current assignee: FENG TECHNOLOGIES FENGTECH
Priority date: 2013-04-10
Filing date: 2013-04-10
Publication date: 2014-10-17
Anticipated expiration: 2033-04-10
Also published as: FR3004523B1

Abstract

L'invention concerne un système thermique (200) comportant: - une pluralité d'unités solaires (102), chacune comportant un réservoir (104) et un ensemble de caloducs (106) dont les condenseurs plongent dans ledit réservoir (104), - un ensemble de canalisations secondaires (214) reliant lesdites unités solaires (102) en série, - une canalisation principale d'entrée (208) reliée au réservoir (104) de la première unité solaire (102) de la série, et - une canalisation principale de sortie (212) reliée au réservoir (104) de la dernière unité solaire (102) de la série.The invention relates to a thermal system (200) comprising: - a plurality of solar units (102), each comprising a reservoir (104) and a set of heat pipes (106) whose condensers are immersed in said reservoir (104), a set of secondary ducts (214) connecting said solar units (102) in series, - an inlet main duct (208) connected to the tank (104) of the first solar unit (102) of the series, and - a duct main outlet (212) connected to the tank (104) of the last solar unit (102) of the series.

Description

La présente invention concerne un système thermique comportant une pluralité d'unités solaires. La Fig. 1 montre un système thermique 100 de l'état de la technique. Le système thermique 100 comporte une pluralité d'unités solaires 102. Chaque unité solaire 102 présente un réservoir 104 rempli d'un fluide caloporteur, classiquement de l'eau, et un ensemble de caloducs 106, prévu pour transmettre la chaleur extrait du flux solaire au fluide caloporteur. Le fluide caloporteur est stocké dans le réservoir 104 et le condenseur de chaque caloduc 106 plonge dans ledit réservoir 104 afin de transférer les calories captées vers le fluide caloporteur. Le système thermique 100 présente également une canalisation principale 108 dans laquelle circule le fluide caloporteur. La circulation du fluide caloporteur dans la canalisation principale 108 est commandée en amont par une vanne d'entrée 110 et en sortie par une vanne de sortie 112.The present invention relates to a thermal system comprising a plurality of solar units. Fig. 1 shows a thermal system 100 of the state of the art. The thermal system 100 comprises a plurality of solar units 102. Each solar unit 102 has a tank 104 filled with a heat transfer fluid, typically water, and a set of heat pipes 106, designed to transmit the heat extracted from the solar flux. to the coolant. The coolant is stored in the tank 104 and the condenser of each heat pipe 106 dips into said tank 104 to transfer the heat captured to the heat transfer fluid. The thermal system 100 also has a main line 108 in which circulates the heat transfer fluid. The circulation of the heat transfer fluid in the main pipe 108 is controlled upstream by an inlet valve 110 and at the outlet by an outlet valve 112.

Le réservoir 104 de chaque unité solaire 102 est hydrauliquement relié à la canalisation principale 108 par une canalisation secondaire 114. Chaque réservoir 104 présente en partie haute une soupape de surpression 122 qui permet l'évacuation de la vapeur du fluide caloporteur en cas de trop forte pression.The tank 104 of each solar unit 102 is hydraulically connected to the main pipe 108 by a secondary pipe 114. Each tank 104 has in the upper part a pressure relief valve 122 which allows the evacuation of the heat transfer fluid vapor in case of too strong pressure.

Le principe de fonctionnement est le suivant. La vanne de sortie 112 est fermée et la vanne d'entrée 110 est ouverte, le fluide caloporteur circule alors dans la canalisation principale 108 (flèche 116), puis dans chaque canalisation secondaire 114 (flèche 118) pour remplir chaque réservoir 104. Lorsque les réservoirs 104 sont pleins, la vanne d'entrée 110 est fermée.The operating principle is as follows. The outlet valve 112 is closed and the inlet valve 110 is open, the heat transfer fluid then flows in the main pipe 108 (arrow 116), then in each secondary pipe 114 (arrow 118) to fill each tank 104. When the tanks 104 are full, the inlet valve 110 is closed.

Les caloducs 106 de chaque unité solaire 102 chauffent alors le fluide caloporteur contenu dans le réservoir 104 de ladite unité solaire 102. Lorsque la température du fluide caloporteur de chaque réservoir 104 a atteint la température souhaitée, la vanne de sortie 112 est ouverte pour permettre l'écoulement du fluide caloporteur contenu dans chaque réservoir 104 par chaque canalisation secondaire 114 et la canalisation principale 108 (flèche 120). Lorsque tous les réservoirs 104 sont vides, la vanne de sortie 112 est fermée, la vanne d'entrée 110 est ouverte et un nouveau cycle peut commencer. Un tel système thermique 100 présente de nombreux désavantages, en particulier, il ne permet pas l'approvisionnement en continu de fluide caloporteur chaud, et il nécessite, pour chaque unité solaire 102, le chauffage du fluide caloporteur de sa température la plus basse à sa température la plus haute. Un objet de la présente invention est de proposer un système thermique qui ne présente pas les inconvénients de l'art antérieur.The heat pipes 106 of each solar unit 102 then heat the heat transfer fluid contained in the tank 104 of said solar unit 102. When the temperature of the heat transfer fluid of each tank 104 has reached the desired temperature, the outlet valve 112 is open to allow the flow of the coolant contained in each tank 104 by each secondary line 114 and the main line 108 (arrow 120). When all the tanks 104 are empty, the outlet valve 112 is closed, the inlet valve 110 is opened and a new cycle can begin. Such a thermal system 100 has many disadvantages, in particular, it does not allow the continuous supply of hot heat transfer fluid, and it requires, for each solar unit 102, the heating of the heat transfer fluid from its lowest temperature to its temperature. highest temperature. An object of the present invention is to provide a thermal system that does not have the drawbacks of the prior art.

A cet effet, est proposé un système thermique comportant: - une pluralité d'unités solaires, chacune comportant un réservoir et un ensemble de caloducs dont les condenseurs plongent dans ledit réservoir, - un ensemble de canalisations secondaires reliant lesdites unités solaires en série, - une canalisation principale d'entrée reliée au réservoir de la première unité solaire de la série, et - une canalisation principale de sortie reliée au réservoir de la dernière unité solaire de la série. Avantageusement, chaque réservoir présente un évent, et le système thermique comporte en outre une canalisation de détournement reliant hydrauliquement tous les évents. Avantageusement, le réservoir de la dernière unité solaire présente une soupape de surpression. Avantageusement, chaque canalisation secondaire est coudée et relie le haut du réservoir amont au bas du réservoir aval. Avantageusement, le système thermique comporte une sonde de température disposée en sortie du système thermique et/ou une sonde de niveau disposée dans le réservoir de la dernière unité solaire de la série, une vanne d'entrée montée sur la canalisation principale d'entrée, et la vanne d'entrée est commandée en ouverture et en fermeture par la sonde de température et/ou la sonde de niveau. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : la Fig. 1 montre un système thermique de l'état de la technique, la Fig. 2 montre un système thermique selon un premier mode de réalisation de l'invention, et la Fig. 3 montre un système thermique selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.For this purpose, is proposed a thermal system comprising: - a plurality of solar units, each comprising a reservoir and a set of heat pipes whose condensers are immersed in said reservoir, - a set of secondary pipes connecting said solar units in series, - an inlet main line connected to the tank of the first solar unit of the series, and - an outlet main line connected to the tank of the last solar unit of the series. Advantageously, each tank has a vent, and the thermal system further comprises a diversion line hydraulically connecting all the vents. Advantageously, the tank of the last solar unit has a pressure relief valve. Advantageously, each secondary pipe is bent and connects the top of the upstream tank to the bottom of the downstream tank. Advantageously, the thermal system comprises a temperature probe disposed at the outlet of the thermal system and / or a level probe disposed in the tank of the last solar unit of the series, an inlet valve mounted on the main inlet duct, and the inlet valve is controlled for opening and closing by the temperature sensor and / or the level sensor. The characteristics of the invention mentioned above, as well as others, will appear more clearly on reading the following description of an exemplary embodiment, said description being made in connection with the attached drawings, among which: FIG. . 1 shows a thermal system of the state of the art, FIG. 2 shows a thermal system according to a first embodiment of the invention, and FIG. 3 shows a thermal system according to a second embodiment of the invention.

Dans la suite de la description, les éléments qui sont identiques à ceux de l'état de la technique portent la même référence, et les références amont et aval sont prises par rapport au sens d'écoulement du fluide caloporteur. La Fig. 2 montre un système thermique 200 selon un premier mode de réalisation de l'invention et qui comporte une pluralité d'unités solaires 102, c'est-à- dire au moins deux. Chaque unité solaire 102 présente un réservoir 104 prévu pour être rempli d'un fluide caloporteur, classiquement de l'eau, et un ensemble de caloducs 106, et le condenseur de chaque caloduc plonge dans ledit réservoir 104 afin de transférer les calories captées vers le fluide caloporteur du réservoir 104. Le système thermique 200 présente également une canalisation principale d'entrée 208 par laquelle le fluide caloporteur arrive (flèche 216) dans le système thermique 200 et une canalisation principale de sortie 212 par laquelle le fluide caloporteur sort (flèche 220) du système thermique 200.In the remainder of the description, the elements which are identical to those of the state of the art have the same reference, and the upstream and downstream references are taken with respect to the direction of flow of the coolant. Fig. 2 shows a thermal system 200 according to a first embodiment of the invention and which comprises a plurality of solar units 102, that is to say at least two. Each solar unit 102 has a reservoir 104 intended to be filled with a heat transfer fluid, typically water, and a set of heat pipes 106, and the condenser of each heat pipe dips into said reservoir 104 in order to transfer the heat captured to the The thermal system 200 also has an inlet main duct 208 through which the heat transfer fluid arrives (arrow 216) in the thermal system 200 and an outlet main duct 212 through which the coolant exits (arrow 220). ) of the thermal system 200.

Les réservoirs 104 des unités solaires 102 sont reliés en série les uns aux autres à l'aide de canalisations secondaires 214. La canalisation principale d'entrée 208 est reliée au réservoir 104 de la première unité solaire 102 de la série, et la canalisation principale de sortie 212 est reliée au réservoir 104 de la dernière unité solaire 102 de la série.The tanks 104 of the solar units 102 are connected in series with each other by means of secondary lines 214. The main inlet line 208 is connected to the tank 104 of the first solar unit 102 of the series, and the main line output 212 is connected to the tank 104 of the last solar unit 102 of the series.

Le principe de fonctionnement est le suivant. La canalisation principale d'entrée 208 amène le fluide caloporteur dans le réservoir 104 de la première unité solaire 102, le fluide caloporteur s'écoule ensuite entre le réservoir 104 de la première unité solaire 102 et le réservoir 104 de l'unité solaire 102 suivante par la canalisation secondaire 214 qui les relie, et ainsi de suite jusqu'au réservoir 104 de la dernière unité solaire 102, le fluide caloporteur sort alors du réservoir 104 de la dernière unité solaire 102 par la canalisation principale de sortie 212. Un tel système thermique 200 permet donc un approvisionnement en continu de fluide caloporteur chaud en sortie du système thermique 200.The operating principle is as follows. The main inlet pipe 208 brings the coolant into the tank 104 of the first solar unit 102, the heat transfer fluid then flows between the tank 104 of the first solar unit 102 and the tank 104 of the solar unit 102 next by the secondary pipe 214 which connects them, and so on to the tank 104 of the last solar unit 102, the heat transfer fluid then leaves the tank 104 of the last solar unit 102 through the main outlet pipe 212. Such a system thermal 200 therefore allows a continuous supply of hot heat transfer fluid at the output of the thermal system 200.

Dans le mode de réalisation de l'invention présenté sur la Fig. 2, la canalisation principale d'entrée 208 est reliée en partie basse du réservoir 104 de la première unité solaire 102, la canalisation secondaire 214 entre le réservoir 104 de la première unité solaire 102 et le réservoir 104 de l'unité solaire 102 suivante est reliée entre les parties hautes de ces deux réservoirs 104. Ainsi, le système thermique 200 permet de bénéficier de la stratification de l'eau dans le réservoir 104 de la première unité solaire 102 puisque l'eau froide est localisée dans la partie basse du réservoir 104, tandis que l'eau chaude est localisée dans la partie haute du réservoir 104. En outre, le fluide caloporteur est chauffé progressivement en passant dans chaque unité solaire 102. Le débit dans le système thermique 200 est réglé afin d'obtenir un fluide caloporteur à la température désirée et/ou un certain niveau de remplissage dans chaque réservoir 104. La température est mesurée à l'aide d'une sonde de température 218a disposée en aval ou en sortie du réservoir 104 de la dernière unité solaire 102, c'est-à-dire en sortie du système thermique 200. Le niveau de remplissage est mesuré à l'aide d'une sonde de niveau 218b disposée dans le réservoir 104 de la dernière unité solaire 102 de la série. Le débit dans le système thermique 200 est réglable grâce à une vanne d'entrée 210 montée sur la canalisation principale d'entrée 208 et la vanne d'entrée 210 est commandée en ouverture et en fermeture par la sonde de température 218a et/ou la sonde de niveau 218b. Pour éviter une trop forte pression à l'intérieur des réservoirs 104, chaque réservoir 104 présente un évent 224 qui permet au fluide caloporteur en surpression ou à sa vapeur de s'évacuer, et une canalisation de détournement 226 qui relie hydrauliquement tous les évents 224. Ainsi, lorsque du fluide caloporteur ou sa vapeur est évacué par un évent 224, il/elle retourne dans le système thermique 200 par l'un ou plusieurs des autres évents 224, évitant ainsi une perte de fluide caloporteur. Chaque évent 224 est placé en partie haute du réservoir 104 correspondant.In the embodiment of the invention shown in FIG. 2, the main inlet pipe 208 is connected at the bottom of the tank 104 of the first solar unit 102, the secondary pipe 214 between the tank 104 of the first solar unit 102 and the tank 104 of the solar unit 102 next is connected between the upper parts of these two reservoirs 104. Thus, the thermal system 200 makes it possible to benefit from the stratification of the water in the reservoir 104 of the first solar unit 102 since the cold water is located in the lower part of the reservoir 104, while the hot water is located in the upper part of the tank 104. In addition, the coolant is gradually heated by passing through each solar unit 102. The flow rate in the thermal system 200 is adjusted to obtain a fluid coolant to the desired temperature and / or a certain level of filling in each tank 104. The temperature is measured using a temperature sensor 218a dis placed downstream or at the outlet of the tank 104 of the last solar unit 102, that is to say at the outlet of the thermal system 200. The filling level is measured using a level probe 218b disposed in the tank 104 of the last solar unit 102 of the series. The flow rate in the thermal system 200 is adjustable thanks to an inlet valve 210 mounted on the inlet main pipe 208 and the inlet valve 210 is controlled in opening and closing by the temperature probe 218a and / or the level 218b probe. To avoid excessive pressure inside the tanks 104, each tank 104 has a vent 224 which allows the heat transfer fluid under pressure or steam to escape, and a diverting pipe 226 which hydraulically connects all the vents 224 Thus, when heat transfer fluid or its vapor is discharged through a vent 224, he / she returns to the thermal system 200 by one or more of the other vents 224, thus avoiding loss of heat transfer fluid. Each vent 224 is placed in the upper part of the corresponding tank 104.

Le réservoir 104 de la dernière unité solaire 102 de la série présente également une soupape de surpression 122 qui est combinée avec l'évent 224 de ce même réservoir 104. Cette soupape de surpression 122 permet l'évacuation du fluide caloporteur ou de sa vapeur en cas de surpression. La présence d'une seule soupape de surpression 122 dans le système thermique 200 limite les pertes de fluide caloporteur car celui-ci va d'abord se répartir dans le système thermique 200 par la canalisation de détournement 226 avant d'être évacué du système thermique 200 par la soupape de surpression 122.The tank 104 of the last solar unit 102 of the series also has a pressure relief valve 122 which is combined with the vent 224 of the same tank 104. This pressure relief valve 122 allows the evacuation of the heat transfer fluid or its vapor. case of overpressure. The presence of a single pressure relief valve 122 in the thermal system 200 limits the losses of coolant since it will first be distributed in the thermal system 200 by the diverting pipe 226 before being removed from the thermal system 200 by the pressure relief valve 122.

La Fig. 3 montre un système thermique 300 selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, qui se différencie du système thermique 200 selon le premier mode de réalisation par la forme de chaque canalisation secondaire 314. Alors que dans le système thermique 200 selon le premier mode de réalisation, chaque canalisation secondaire 214 est rectiligne et horizontale, dans le système thermique 300 selon le deuxième mode de réalisation, chaque canalisation secondaire 314 est coudée. Ainsi, pour deux réservoirs 204 en série, la canalisation secondaire 314 entre eux, relie le haut du réservoir 104 amont au bas du réservoir 104 aval.Fig. 3 shows a thermal system 300 according to a second embodiment of the invention, which differs from the thermal system 200 according to the first embodiment by the shape of each secondary pipe 314. While in the thermal system 200 according to the first embodiment of embodiment, each secondary pipe 214 is rectilinear and horizontal, in the thermal system 300 according to the second embodiment, each secondary pipe 314 is bent. Thus, for two tanks 204 in series, the secondary pipe 314 between them connects the top of the upstream tank 104 to the bottom of the tank 104 downstream.

Du fait de la différence de densité, l'eau chaude vient se placer dans la partie haute du réservoir 104, et la forme de la canalisation secondaire 314 permet ainsi de prélever l'eau au niveau de ce qui est l'eau chaude pour le réservoir 104 amont pour l'injecter au niveau de ce qui est l'eau froide pour le réservoir 104 aval, ce qui permet de profiter pleinement de la stratification de l'eau dans chaque réservoir 104 et d'améliorer le rendement du système thermique 300. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art.Due to the difference in density, the hot water is placed in the upper part of the tank 104, and the shape of the secondary pipe 314 thus makes it possible to take the water at the level of what is the hot water for the reservoir 104 upstream to inject it at the level of what is cold water for the downstream reservoir 104, which allows to take full advantage of the stratification of water in each tank 104 and improve the efficiency of the thermal system 300 Of course, the present invention is not limited to the examples and embodiments described and shown, but it is capable of numerous variants accessible to those skilled in the art.

Claims

REVENDICATIONS1) Système thermique (200, 300) comportant: - une pluralité d'unités solaires (102), chacune comportant un réservoir (104) et un ensemble de caloducs (106) dont les condenseurs plongent dans ledit réservoir (104), - un ensemble de canalisations secondaires (214, 314) reliant lesdites unités solaire (102) en série, - une canalisation principale d'entrée (208) reliée au réservoir (104) de la première unité solaire (102) de la série, et - une canalisation principale de sortie (212) reliée au réservoir (104) de la dernière unité solaire (102) de la série.CLAIMS1) Thermal system (200, 300) comprising: - a plurality of solar units (102), each comprising a reservoir (104) and a set of heat pipes (106) whose condensers dive into said reservoir (104), - a a set of secondary lines (214, 314) connecting said solar units (102) in series, - an inlet main line (208) connected to the reservoir (104) of the first solar unit (102) of the series, and - a main outlet pipe (212) connected to the tank (104) of the last solar unit (102) of the series.

2) Système thermique (200, 300) selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque réservoir (104) présente un évent (224), et en ce que le système thermique (200, 300) comporte en outre une canalisation de détournement (226) reliant hydrauliquement tous les évents (224).2) Thermal system (200, 300) according to claim 1, characterized in that each reservoir (104) has a vent (224), and in that the thermal system (200, 300) further comprises a diverting pipe ( 226) hydraulically connecting all the vents (224).

3) Système thermique (200, 300) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le réservoir (104) de la dernière unité solaire (104) présente une soupape de surpression (122).3) Thermal system (200, 300) according to claim 2, characterized in that the reservoir (104) of the last solar unit (104) has a pressure relief valve (122).

4) Système thermique (300) selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que chaque canalisation secondaire (314) est coudée et relie le haut du réservoir (104) amont au bas du réservoir (104) aval.4) thermal system (300) according to one of claims 1 to 3 characterized in that each secondary pipe (314) is bent and connects the top of the tank (104) upstream downstream reservoir (104) downstream.

5) Système thermique (200, 300) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte une sonde de température (218a) disposée en sortie du système thermique (200, 300) et/ou une sonde de niveau (218b) disposée dans le réservoir (104) de la dernière unité solaire (102) de la série, une vanne d'entrée (210) montée sur la canalisation principale d'entrée (208), et en ce que la vanne d'entrée (210) est commandée en ouverture et en fermeture par la sonde de température (218a) et/ou la sonde de niveau (218b).305) Thermal system (200, 300) according to one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises a temperature sensor (218a) disposed at the output of the thermal system (200, 300) and / or a probe of level (218b) disposed in the tank (104) of the last solar unit (102) of the series, an inlet valve (210) mounted on the main inlet pipe (208), and that the the inlet (210) is controlled in opening and closing by the temperature sensor (218a) and / or the level sensor (218b).