FR3069910A1 - PRODUCTION OF HOT WATER BY THERMOPLONGEUR ELECTRIC POWER SUPPLY VOLTAGE AND CONTINUOUS CURRENT OF PHOTOVOLTAIC ORIGIN - Google Patents

PRODUCTION OF HOT WATER BY THERMOPLONGEUR ELECTRIC POWER SUPPLY VOLTAGE AND CONTINUOUS CURRENT OF PHOTOVOLTAIC ORIGIN Download PDF

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Abstract

Le dispositif selon l'invention est constitué, d'un thermoplongeur (2) alimenté directement en tension et courant continus à partir de panneaux photovoltaïque (1), d'un réservoir (3) installé en amont et en série d'un système de production d'eau chaude existant (9), de bloc de jonction équipé de diode anti retour (4), d'un coffret électrique (5), d'une arrivée d'eau froide (7), d'une entrée d'eau froide (6), d'une entrée d'eau (10) en série avec la sortie (8) du réservoir (3), et d'une sortie d'eau chaude (11) reliée à l'utilisation (12). A chaque puisage d'eau chaude (12), l'arrivée d'eau froide (7) pousse l'eau chaude du réservoir (3) vers le réservoir (9), ce qui a pour effet de faire un apport d'eau plus chaude que celle du réseau d'eau froide et fait diminuer la constante de refroidissement à l'intérieur du réservoir (9). L'invention, concerne tous les utilisateurs d'eau chaude, domestique, industriel, agricole.The device according to the invention consists of an immersion heater (2) directly supplied with DC voltage and current from photovoltaic panels (1), a tank (3) installed upstream and in series of a solar system. production of existing hot water (9), terminal block equipped with an anti-return diode (4), an electrical box (5), a cold water inlet (7), an inlet of cold water (6), a water inlet (10) in series with the outlet (8) of the tank (3), and a hot water outlet (11) connected to the use (12) . With each hot water draw (12), the cold water inlet (7) pushes the hot water from the tank (3) to the tank (9), which has the effect of making a water intake warmer than that of the cold water system and decreases the cooling constant inside the tank (9). The invention concerns all users of hot water, domestic, industrial, agricultural.

Description

Le dispositif, selon l'invention, concerne la production d'eau chaude par alimentation électrique à tension et courant continus d'origine photovoltaïque ( 1 ) d'un ou plusieurs thermoplongeurs ( 2 ) situés à l'intérieur d'un réservoir d'eau ( 3 ).The device according to the invention relates to the production of hot water by means of a direct voltage and current electrical supply of photovoltaic origin (1) from one or more immersion heaters (2) located inside a tank of water (3).

Le réservoir ( 3 ) est raccordé en amont et en série avec l'installation existante.The tank (3) is connected upstream and in series with the existing installation.

La production d'eau chaude est généralement réalisée par des chaudières gaz, fioul, bois, solaire thermique, aérothermie, géothermie, cumulus électrique.Hot water is generally produced by gas, oil, wood, solar thermal, aerothermal, geothermal, electric boilers.

Le dispositif, selon l'invention, est d'apporter une solution qui s'inscrit dans le cadre de la transition énergétique.The device according to the invention is to provide a solution which is part of the energy transition.

Le système permet de réduire l'utilisation des énergies fossiles et d'électricité du réseau.The system reduces the use of fossil fuels and electricity from the network.

L'avantage du système est qu'à la moindre production de tension et de courant continus fournis par le champ solaire photovoltaïque ( 1 ),aux bornes du thermoplongeur ( 2 ), on obtiendra une quantité d'énergie qui aura pour effet de créer une élévation de température variable de l'eau du réservoir ( 3 ).The advantage of the system is that at the slightest production of direct voltage and current supplied by the photovoltaic solar field (1), at the terminals of the immersion heater (2), one will obtain a quantity of energy which will have the effect of creating a variable rise in temperature of the tank water (3).

Avec l'utilisation de l'électricité photovoltaïque, contrairement à la production d'eau chaude par capteurs solaires thermiques, le dispositif n'utilise pas de tuyau, pas de circulateur, pas de liquide antigel pour les périodes d'hiver.With the use of photovoltaic electricity, unlike the production of hot water by solar thermal collectors, the device does not use a pipe, no circulator, no antifreeze liquid for winter periods.

Le dispositif, selon l'invention, se compose d'un champ solaire ( 1 ) qui va alimenter en électricité l'élément chauffant de type thermoplongeur ( 2 ) situé à l'intérieur du réservoir ( 3 ).The device according to the invention consists of a solar field (1) which will supply electricity to the heating element of the immersion heater type (2) located inside the tank (3).

Le dispositif se compose d'une pluralité de blocs de jonctions ( 4 ) équipés de diode anti retour, ceci afin d'éviter que des panneaux photovoltaïques du champ solaire ( 1 ) ne puissent pas être consommateurs d'énergie.The device consists of a plurality of terminal blocks (4) equipped with non-return diode, this in order to prevent photovoltaic panels of the solar field (1) from being able to consume energy.

Le dispositif comprend un coffret électrique (5 ) qui va assurer la protection du système et des personnes.The device includes an electrical box (5) which will protect the system and people.

Le dispositif comprend un premier réservoir ( 3 ) équipé d'une entrée d'eau froide ( 6 ) reliée à l'arrivée d'eau froide du réseau ( 7 ), d'une sortie d'eau ( 8 ).The device comprises a first tank (3) equipped with a cold water inlet (6) connected to the cold water inlet from the network (7), a water outlet (8).

Le dispositif comprend un deuxième réservoir ( 9 ) équipé d'une entrée d'eau ( 10 ) reliée directement en série à la sortie ( 8 ) du premier réservoir ( 3 ), d'une sortie ( 11 ) reliée à l'utilisation d'eau chaude ( 12 ).The device comprises a second tank (9) equipped with a water inlet (10) connected directly in series to the outlet (8) of the first tank (3), an outlet (11) connected to the use of hot water (12).

Le deuxième réservoir ( 9 ) peut être assimilé à un chauffe-eau électrique traditionnel ou à tout autre système de production d'eau chaude, chaudières gaz, bois, fioul, etc.The second tank (9) can be compared to a traditional electric water heater or any other system for producing hot water, gas boilers, wood, fuel oil, etc.

Les deux réservoirs ( 3 ) et ( 9 ) seront chacun équipés de thermostats, de soupapes de sécurité et d'une isolation performante ( 13 ).The two tanks (3) and (9) will each be equipped with thermostats, safety valves and efficient insulation (13).

Le dispositif sera équipé de vannes d'arrivée et de départ d'eau, ainsi que de groupes de sécurité reliés à l'égout, montés selon les règles de l'art.The system will be fitted with water inlet and outlet valves, as well as safety groups connected to the sewer, mounted according to the rules of the art.

Le dispositif, selon l'invention, va permettre l'utilisation la plus rationnelle de l'énergie électrique photovoltaïque. Le système permet d'utiliser 100 % ( cent pour cent ) de l'énergie électrique fournie par le champ solaire ( 1 ).The device according to the invention will allow the most rational use of photovoltaic electric energy. The system makes it possible to use 100% (one hundred percent) of the electrical energy supplied by the solar field (1).

Le réservoir d'eau chaude solaire ( 3 ) sera donc relié en série et en amont de tous systèmes de production d'eau chaude.The solar hot water tank (3) will therefore be connected in series and upstream of all hot water production systems.

La puissance et le volume du réservoir solaire de stockage d'eau chaude ( 3 ) seront variables en fonction de la puissance du champ solaire photovoltaïque ( 1 ).The power and volume of the solar hot water storage tank (3) will vary according to the power of the photovoltaic solar field (1).

A chaque puisage sur la sortie ( 12 ) d'utilisation d'eau chaude, l'arrivée d'eau froide ( 7 ) reliée à l'entrée ( 6 ) pousse l'eau chaude du réservoir ( 3 ) vers la sortie ( 8 ) reliée directement en série avec l'entrée ( 10 ) du réservoir ( 9 ) ce qui a pour effet de faire un apport d'eau plus chaude dans le réservoir ( 9 ) du système existant que celle du réseau d'eau froide ( 7 ).Each time the hot water outlet (12) is drawn, the cold water inlet (7) connected to the inlet (6) pushes the hot water from the tank (3) towards the outlet (8 ) directly connected in series with the inlet (10) of the tank (9) which has the effect of making a supply of hotter water into the tank (9) of the existing system than that of the cold water network (7 ).

Le dispositif, selon l'invention, permet ainsi de faire baisser la constante de refroidissement du réservoir ( 9 ) du fait d'un apport d'eau plus chaude que celle du réseau d'eau froide ( 7 ) sur l'entrée ( 10 ) suite au puisage sur la sortie ( 12 ) d'utilisation.The device according to the invention thus makes it possible to lower the cooling constant of the reservoir (9) due to the addition of hotter water than that of the cold water network (7) on the inlet (10 ) after drawing on the outlet (12) for use.

L'abaissement de la constante de refroidissement permet de faire baisser la consommation d'énergie du réservoir ( 9 ).Lowering the cooling constant lowers the energy consumption of the tank (9).

Le principe, selon l'invention, est d'installer en amont et en série un système de production d'eau chaude électrique d'origine photovoltaïque ( 1 ) à courant et tension continus en alimentant un thermoplongeur ( 2 ) situé à l'intérieur du réservoir ( 3 ), sur un système de production d'eau chaude existant ( 9 ).The principle, according to the invention, is to install upstream and in series a system for producing electric hot water of photovoltaic origin (1) with direct current and voltage by supplying an immersion heater (2) located inside. of the tank (3), on an existing hot water production system (9).

Le système, selon l'invention, sera capable de fournir l'intégralité ou en partie des besoins en eau chaude.The system according to the invention will be capable of supplying all or part of the hot water needs.

Le dispositif, selon l'invention, consiste à utiliser directement le courant de court circuit fourni par le champ solaire photovoltaïque ( 1 ).The device according to the invention consists in directly using the short circuit current supplied by the photovoltaic solar field (1).

Exemple 1 :Example 1:

Avec une température moyenne d'arrivée d'eau froide d'environ 15 degrés (quinze) et une température d'eau d'utilisation de 65 degrés (soixante-cinq), ce qui nous donne un delta T de 50 degrés (cinquante).With an average cold water inlet temperature of around 15 degrees (fifteen) and an operating water temperature of 65 degrees (sixty-five), which gives us a delta T of 50 degrees (fifty) .

A chaque degré d'élévation de la température de l'eau du réservoir électrique solaire ( 3 ) on fera une économie de 2 % (deux pour cent).With each degree of rise in the temperature of the water in the solar electric tank (3) there will be a saving of 2% (two percent).

Pour un réservoir ( 3 ) de 150 litres (cent-cinquante) équipé d'un thermoplongeur de 1500 watts (mille cinq-cents) 48 volts (quarante-huit).For a 150 liter (one hundred and fifty) tank (3) equipped with a 1,500 watt (one thousand five hundred) 48 volt (forty-eight) immersion heater.

Pour avoir une température de 65 degrés (soixante-cinq), dans le réservoir ( 3 ) il faut environ 6 heures (six) d'ensoleillement pour obtenir 100% (cent pour cent) de la production.To have a temperature of 65 degrees (sixty-five), in the tank (3) it takes about 6 hours (six) of sunshine to obtain 100% (one hundred percent) of the production.

Le dispositif, selon l'invention, produira une élévation de température de l'eau dans le réservoir ( 3 ) tous les jours de l'année.The device according to the invention will produce a rise in temperature of the water in the tank (3) every day of the year.

Le dispositif, selon l'invention, produit de l'eau chaude sanitaire, de l'eau chaude pour le chauffage ou de l'eau chaude pour tout autre besoin.The device according to the invention produces domestic hot water, hot water for heating or hot water for any other need.

Les deux réservoirs ( 3 / 9 ) seront le plus proche possible pour limiter les déperditions thermiques.The two tanks (3/9) will be as close as possible to limit heat loss.

Le champ solaire photovoltaïque ( 1 ) sera le plus proche possible du réservoir ( 3 ) équipé du thermoplongeur ( 2 ) à tension et courant continus pour limiter au maximum les chutes de tension.The photovoltaic solar field (1) will be as close as possible to the tank (3) equipped with the immersion heater (2) with DC voltage and current to limit voltage drops as much as possible.

Dans l'exemple 1 : on utilise 5 ( cinq ) panneaux photovoltaïques 330 watts ( trois cent trente ) 48 volts ( quarante-huit ) couplés en parallèle ce qui permet d'obtenir une puissance 1500 watts ( mille cinq cents ) en utilisant la tension 48 volts ( quarante huit ) qui est la tension de sécurité en courant continu, aucun risque d'électrocution pour les personnes.In example 1: we use 5 (five) photovoltaic panels 330 watts (three hundred and thirty) 48 volts (forty-eight) coupled in parallel which makes it possible to obtain a power 1500 watts (one thousand five hundred) using the voltage 48 volts (forty eight) which is the safety voltage in direct current, no risk of electric shock for people.

A savoir : les mêmes panneaux photovoltaïques couplés en séries vont produire la même puissance soit 1500 watts ( mille cinq cents ) avec une tension de 240 volts (deux cent quarante ). L'utilisation du couplage série permet l'utilisation de ballon d'eau chaude traditionnel dit cumulus, la tension 240 volts ( deux cent quarante ) permet de réduire la section des cables d'alimentation électrique et de réduire les chutes de tension, mais demande l'installation de protection électrique adéquate suivant les règles de l'art.Namely: the same photovoltaic panels coupled in series will produce the same power or 1500 watts (one thousand five hundred) with a voltage of 240 volts (two hundred and forty). The use of the serial coupling allows the use of traditional hot water tank called cumulus, the 240 volts voltage (two hundred and forty) allows to reduce the section of the electric power cables and to reduce the voltage drops, but requires the installation of adequate electrical protection according to the rules of art.

Selon l'exemple 1, pour diviser par deux le temps de chauffe, il suffit de doubler la puissance, ce qui est très intéressant pendant les périodes de faible ensoleillement, en considérant qu'en Métropole l'ensoleillement moyen est d'environ 1800 heures ( mille huit cents ) ce qui nous donne une durée d'ensoleillement théorique journalière moyenne de 5 heures ( cinq ). On pourrait en déduire que le système, selon l'invention, aurait un rendement proche de 100 % ( cent pour cent ).According to example 1, to halve the heating time, it is enough to double the power, which is very interesting during periods of low sunshine, considering that in mainland France the average sunshine is around 1800 hours (one thousand eight hundred) which gives us an average daily theoretical duration of sunshine of 5 hours (five). It could be deduced therefrom that the system according to the invention would have a yield close to 100% (one hundred percent).

Sachant qu'en Métropole on a en moyenne 65 jours ( soixante cinq ) sans soleil, le système, selon l'invention, aura un rendement d'environ 80 % ( quatre vingt pour cent ).Knowing that in mainland France there are on average 65 days (sixty five) without sun, the system according to the invention will have a yield of about 80% (eighty percent).

Le dispositif, selon l'invention, est capable de fournir de l'eau à 100 degrés ( cent ) celsius .The device according to the invention is capable of supplying water at 100 degrees (one hundred) celsius.

Exemple 2 :Example 2:

Avec une température moyenne d'arrivée d'eau froide d'environ 15 degrés (quinze) et 5 une température d'eau d'utilisation de 100 degrés ( cent ), ce qui nous donne un delta T de 85 degrés (quatre vingt cinq ).With an average cold water inlet temperature of around 15 degrees (fifteen) and 5 an operating water temperature of 100 degrees (one hundred), which gives us a delta T of 85 degrees (eighty five ).

Pour un réservoir ( 3 ) de 150 litres (cent-cinquante) équipé de deux thermoplongeurs de 1500 watts ( mille cinq cents ) 48 volts (quarante-huit).For a 150 liter (one hundred and fifty) tank (3) equipped with two 1,500 watt (one thousand five hundred) 48 volt (forty-eight) immersion heaters.

Pour avoir une température de 100 degrés (cent), dans le réservoir ( 3 ), il faut 10 environ 5 heures ( cinq ) d'ensoleillement pour obtenir 100% (cent pour cent) de la production.To have a temperature of 100 degrees (one hundred), in the tank (3), it takes about 5 hours (five) of sunshine to obtain 100% (one hundred percent) of the production.

La production d'eau chaude électrique d'origine photovoltaïque, selon l'invention, concerne tous les utilisateurs d'eau chaude : que ce soit pour de l'eau chaude sanitaire de chauffage ou pour tout autre besoin, domestique, industriel, agricole.The production of electric hot water of photovoltaic origin, according to the invention, concerns all users of hot water: whether for domestic hot water for heating or for any other need, domestic, industrial, agricultural.

Claims (6)

REVENDICATIONS 1 ) Dispositif de production d'eau chaude électrique à tension et courant continus, caractérisé en ce qu'il se compose, d'un champ solaire photovoltaïque ( 1 ), d'un réservoir d'eau ( 3 ) équipé d'un thermoplongeur ( 2 ) installé directement en série avec un système de production d'eau chaude existant, réservoir ( 9 ) qui peut être1) Device for producing electric hot water at DC voltage and current, characterized in that it consists of a photovoltaic solar field (1), a water tank (3) equipped with an immersion heater (2) installed directly in series with an existing hot water production system, tank (9) which can be 5 assimilé à un chauffe-eau électrique, d'un coffret électrique ( 5 ) pour la protection du système et des personnes, d'une pluralité de blocs de jonctions ( 4 ) équipés de diode anti retour, permettent d'éviter que des panneaux photovoltaïques du champ solaire puissent être consommateurs d'énergie, d'une entrée d'eau froide réseau ( 7 ) reliée à l'entrée ( 6 ) du réservoir ( 3 ) et d'une sortie ( 11 jréservoir ( 9 ) reliée à la sortie d'eau5 assimilated to an electric water heater, an electrical box (5) for the protection of the system and people, a plurality of terminal blocks (4) equipped with non-return diode, make it possible to prevent panels photovoltaics of the solar field can be consumers of energy, a cold water inlet network (7) connected to the inlet (6) of the tank (3) and an outlet (11 jservoir (9) connected to the water outlet 10 chaude d'utilisation ( 12 ), la sortie ( 8 ) du réservoir ( 3 ) est reliée directement en série avec l'entrée ( 10 ) du réservoir ( 9 ), les deux réservoirs ( 3 ) et ( 9 ) sont équipés d'une isolation performante ( 13 ).10 hot of use (12), the outlet (8) of the tank (3) is connected directly in series with the inlet (10) of the tank (9), the two tanks (3) and (9) are equipped with '' high-performance insulation (13). 2 ) Le dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le thermoplongeur ( 2 ) est alimenté en tension et courant continus d'origine photovoltaïque à ces bornes2) The device according to claim 1 characterized in that the immersion heater (2) is supplied with DC voltage and current of photovoltaic origin at these terminals 15 en utilisant directement le courant de court circuit fourni par le champ solaire ( 1 ).15 by directly using the short circuit current supplied by the solar field (1). 3 ) Le dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la sortie ( 8 ) du réservoir ( 3 ) et l'entrée ( 10 ) du réservoir ( 9 ) seront installées directement en série, ainsi à chaque puisage d'eau chaude sur la sortie d'utilisation ( 12), l'arrivée d'eau froide ( 7 ) pousse l'eau chaude du réservoir ( 3 )vers la3) The device according to any one of the preceding claims, characterized in that the outlet (8) of the reservoir (3) and the inlet (10) of the reservoir (9) will be installed directly in series, thus at each drawing d hot water on the outlet (12), the cold water inlet (7) pushes the hot water from the tank (3) to the 20 sortie ( 8 ) reliée directement en série avec l'entrée ( 10 ) du réservoir ( 9 ) ce qui a pour effet de faire un apport d'eau plus chaude dans le réservoir ( 9 ) du système existant que le réseau d'eau froide ( 7 ).20 outlet (8) connected directly in series with the inlet (10) of the tank (9) which has the effect of making a supply of hotter water into the tank (9) of the existing system than the water network cold (7). 4 ) Le dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'un apport d'eau plus chaude que celle du réseau d'eau froide ( 7 )4) The device according to any one of the preceding claims, characterized in that a supply of hotter water than that of the cold water network (7) 25 sur l'entrée ( 10 ) du réservoir ( 9 ) permet de faire baisser la constante de refroidissement. L'abaissement de la constante de refroidissement a pour effet de faire baisser la consommation d'énergie du réservoir ( 9 ).25 on the inlet (10) of the reservoir (9) makes it possible to lower the cooling constant. Lowering the cooling constant has the effect of lowering the energy consumption of the tank (9). 5 ) Le dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que suivant le couplage en série ou en parallèle des panneaux photovoltaïques qui compose le champ solaire5) The device according to claim 1 characterized in that according to the coupling in series or in parallel of the photovoltaic panels which compose the solar field 30 ( 1 ) pour des puissances identiques, on pourra employer des tensions différentes.30 (1) for identical powers, different voltages may be used. 6 ) Le dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les volumes et la température d'eau à chauffer seront, variables en fonction de la puissance du champ solaire photovoltaïque ( 1 ).6) The device according to any one of the preceding claims, characterized in that the volumes and the temperature of water to be heated will be variable depending on the power of the photovoltaic solar field (1).
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