Procédé et dispositif de protection d'une installation solaire contre la corrosion

Abstract

 Dans un procédé de protection d'une installation solaire contre la corrosion, on mesure en continu l'acidité du liquide caloporteur pour éviter tout risque notable de corrosion du circuit (1-11) en boucle de liquide caloporteur.
Un dispositif de protection de l'installation solaire contre la corrosion comporte des moyens de mesure en continu de l'acidité du liquide caloporteur.

Description

[0001] Les installations solaires de production d'eau chaude comportent généralement un premier circuit en boucle de liquide caloporteur en situation d'échange thermique avec une installation sanitaire d'eau chaude.

[0002] Le premier circuit en boucle comporte généralement au moins un capteur solaire, au moins une station de circulation de liquide caloporteur et au moins un échangeur coopérant avec un ballon d'eau à réchauffer.

[0003] L'énergie solaire reçue par le capteur solaire est transmise par le liquide caloporteur à l'échangeur thermique pour être transférée à l'eau sanitaire située dans le ballon.

[0004] L'échange thermique se poursuit tant que la température du liquide caloporteur est plus élevée que la température d'eau chaude sanitaire située dans le ballon, ou tant que la consigne de température du ballon n'est pas atteinte.

[0005] Lorsque la température de consigne du ballon d'eau chaude est atteinte, le circulateur ou pompe de circulation est arrêté par la régulation, la température du liquide caloporteur dans les capteurs devient alors trop importante, et cette surchauffe peut conduire à une vaporisation du liquide caloporteur dans le premier circuit en boucle.

[0006] Généralement, le liquide caloporteur est constitué d'un mélange d'eau et d'antigel, avantageusement d'un mélange d'eau et de glycol.

[0007] La vaporisation répétée d'un mélange d'eau et de glycol produit une dégradation des caractéristiques physiques du mélange en le rendant acide.

[0008] L'acidité du mélange d'eau et de glycol est susceptible de provoquer une corrosion et une usure indésirables du premier circuit en boucle.

[0009] Un premier but de l'invention est de protéger une installation solaire, en particulier le premier circuit en boucle d'une installation solaire, contre la corrosion.

[0010] Pour remédier au risque de corrosion, plusieurs solutions ont été tentées.

[0011] On a tout d'abord envisagé de contrôler périodiquement l'acidité du liquide caloporteur et de remplacer le liquide caloporteur dès que le pH indiqué devenait inférieur à 7. Cette stratégie présente cependant l'inconvénient d'une surveillance régulière de l'installation par un professionnel, qui peut s'avérer coûteuse. Sans surveillance de la part de l'utilisateur, l'acidification peut conduire à des dégradations importantes de l'installation (fuite sur le circuit en boucle ou sur l'échangeur...)

[0012] On a ensuite envisagé de provoquer une vidange automatique du premier circuit en boucle en cas de gel ou de surchauffe, après détection par des capteurs de température. En cas de risque de gel ou de surchauffe, on arrête ainsi la pompe de circulation et une vidange par gravité du premier circuit en boucle se produit. L'obtention d'une vidange complète et d'un assèchement du premier circuit en boucle nécessite cependant de concevoir le premier circuit en boucle avec une pente continue.

[0013] On a enfin envisagé d'amortir thermiquement les surchauffes du liquide caloporteur en provoquant un échange du liquide caloporteur avec le ballon d'eau chaude au-delà de la température de consigne du ballon d'eau chaude.

[0014] Cependant, cette stratégie de lissage de la température de liquide caloporteur ne peut être utilisée que dans un domaine de température d'eau chaude sanitaire inférieure à 90°C. Au-delà de la température de 90°C, on ne peut plus réchauffer le ballon d'eau chaude par mesure de sécurité, de sorte que le premier circuit en boucle subit à nouveau un risque d'évaporation du liquide caloporteur.

[0015] Une solution plus coûteuse pour éviter l'évaporation du liquide caloporteur consiste à prévoir un circuit de dérivation monté sur le premier circuit en boucle, ce circuit de dérivation étant destiné à des échanges thermiques avec un corps à inertie thermique élevée, par exemple le sous-sol, ou le contenu d'une piscine. Cette solution d'un circuit de dérivation destiné à absorber les calories excédentaires présente cependant un coût élevé.

[0016] Un deuxième but de l'invention est d'assurer une protection d'une installation solaire contre la corrosion, de manière économique et en assurant une surveillance en continu.

[0017] L'invention a pour objet un procédé de protection d'une installation solaire contre la corrosion, dans lequel on mesure en continu l'acidité du liquide caloporteur pour éviter tout risque notable de corrosion du circuit en boucle de liquide caloporteur.

[0018] Selon d'autres caractéristiques alternatives de l'invention :

• on mesure l'acidité du liquide caloporteur en continu au moyen d'une électrode de mesure de pH montée sur ledit circuit en boucle de liquide caloporteur.
• on utilise un système de régulation d'une pompe de circulation pour traiter le signal de mesure de l'acidité du liquide caloporteur.
• le système de régulation comporte un microcontrôleur recevant un signal de mesure d'acidité et au moins un signal de température d'eau chaude.

[0019] L'invention a également pour objet un dispositif de protection d'une installation solaire contre la corrosion, comportant des moyens de mesure en continu de l'acidité du liquide caloporteur pour éviter tout risque notable de corrosion du circuit en boucle de liquide caloporteur.

[0020] Selon d'autres caractéristiques alternatives de l'invention :

• les moyens de mesure en continu de l'acidité du liquide caloporteur comportent une électrode de mesure de pH montée sur ledit circuit en boucle de liquide caloporteur.
• le dispositif comporte un système de régulation d'une pompe de circulation utilisé pour traiter le signal de mesure de l'acidité du liquide caloporteur.
• le système de régulation comporte un microcontrôleur recevant un signal de mesure d'acidité et un signal de température d'eau chaude.
• le dispositif comporte des moyens de signalisation de l'état du liquide caloporteur en vue de son remplacement pour éviter le risque de corrosion de l'installation solaire..

[0021] L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre et donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels :

La figure 1 représente schématiquement une installation solaire de production d'eau chaude selon l'invention.

La figure 2 représente schématiquement un dispositif de protection d'une installation solaire contre la corrosion.

[0022] En référence aux figures 1 et 2, les éléments identiques ou fonctionnellement équivalents sont repérés par des chiffres de référence identiques.

[0023] Sur la figure 1, une installation solaire selon l'invention comporte un premier circuit en boucle en situation d'échange thermique par l'intermédiaire d'un échangeur 1 avec un circuit d'eau chaude sanitaire.

[0024] Le premier circuit en boucle comporte avantageusement un ensemble de capteurs solaires 2, un purgeur 3 situé en position haute, un capteur 4 constitué par une électrode de pH, un clapet anti-retour 5 situé en amont de l'échangeur 1, une vanne de purge 6, une pompe de circulation 7, un clapet anti-retour 8, un vase d'expansion 9, une deuxième vanne de purge 10 et une soupape 11 de sûreté.

[0025] Un système de régulation R est prévu pour commander la pompe de régulation 7 en fonction d'un écart de température détecté entre un capteur 12 de température d'eau chaude sanitaire et un capteur 19 de température de liquide caloporteur au niveau des capteurs solaires 2.

[0026] Le circuit d'eau chaude sanitaire comporte une arrivée 13 et un départ 14 vers des points d'utilisation, un mitigeur thermostatique 15 et une vanne d'isolement 16, un groupe de sécurité 17 et un ballon d'eau chaude 18. Le ballon d'eau chaude 18 peut éventuellement comporter d'autres moyens de chauffage de l'eau sanitaire, par exemple un thermoplongeur, ou un autre échangeur liquide/liquide non représentés.

[0027] Sur la figure 2, un dispositif de protection d'une installation solaire contre la corrosion comporte un moyen R de régulation, dont la partie commande de puissance en liaison avec la pompe de circulation 7 n'est pas représentée en détail.

[0028] Le système R ou moyen de régulation comporte avantageusement un microcontrôleur MC monté sur un circuit électronique, de préférence sur une carte électronique dite « de régulation solaire ».

[0029] Le microcontrôleur MC est relié à l'électrode 4 mesurant le pH du fluide caloporteur circulant dans le premier circuit en boucle. Le microcontrôleur MC est également relié à la sonde de température 12 mesurant la température d'eau chaude sanitaire et à la sonde de température 19 mesurant la température du liquide dans le capteur.

[0030] Si le pH maintient une valeur voisine de sa valeur d'origine, par exemple une valeur de l'ordre de 8, le système R de régulation assure un fonctionnement continu et normal de la régulation solaire.

[0031] Lorsque le pH du liquide caloporteur mesuré par l'électrode 4 diminue, le système de régulation R avertit l'utilisateur par affichage d'une indication sonore ou visuelle.

[0032] Lorsque le pH du liquide caloporteur indique une dégradation thermique acidifiante, c'est-à-dire lorsque le pH mesuré par l'électrode 4 est notablement inférieur à la valeur 7, le système de régulation R signale cette dégradation thermique à l'utilisateur par une alarme sonore ou visuelle 20, de manière à l'inciter au remplacement du liquide caloporteur pour éviter le risque de corrosion de l'installation solaire.

[0033] Le microcontrôleur MC effectue un test périodique du bon fonctionnement de l'électrode 4 de mesure de pH, et déclenche une alarme sonore ou visuelle distincte si le remplacement de l'électrode de pH devient nécessaire.

[0034] La protection contre la corrosion obtenue grâce à l'invention est ainsi effectuée de manière continue, grâce à une électrode de mesure de pH de précision moyenne et de coût économique.

[0035] L'invention décrite en référence à un mode de réalisation particulier n'y est nullement limitée, mais couvre au contraire toute modification de forme et toute variante de réalisation dans le cadre et l'esprit de l'invention.

[0036] Ainsi, l'électrode de pH peut également être placée en tout autre point du premier circuit en boucle représenté à la figure 1 sans sortir du cadre de l'invention.

Revendications

1. Procédé de protection d'une installation solaire contre la corrosion, dans lequel on mesure en continu l'acidité du liquide caloporteur pour éviter tout risque notable de corrosion du circuit (1-11) en boucle de liquide caloporteur.

2. Procédé de protection selon la revendication 1, dans lequel on mesure l'acidité du liquide caloporteur en continu au moyen d'une électrode (4) de mesure de pH montée sur ledit circuit en boucle (1-11) de liquide caloporteur.

3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel on utilise un système (R) de régulation d'une pompe (7) de circulation pour traiter le signal de mesure de l'acidité du liquide caloporteur.

4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel le système (R) de régulation comporte un microcontrôleur (MC) recevant un signal de mesure d'acidité (4) et au moins un signal de température d'eau chaude (12 ou 19).

5. Dispositif de protection d'une installation solaire contre la corrosion, comportant des moyens (4) de mesure en continu de l'acidité du liquide caloporteur pour éviter tout risque notable de corrosion du circuit (1-11) en boucle de liquide caloporteur.

6. Dispositif de protection selon la revendication 5, dans lequel les moyens (4) de mesure en continu de l'acidité du liquide caloporteur comportent une électrode (4) de mesure de pH montée sur ledit circuit en boucle (1-11) de liquide caloporteur.

7. Dispositif selon la revendication 5 ou la revendication 6, dans lequel le dispositif comporte un système (R) de régulation d'une pompe (7) de circulation utilisé pour traiter le signal de mesure de l'acidité du liquide caloporteur.

8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel le système (R) de régulation comporte un microcontrôleur (MC) recevant un signal de mesure d'acidité (4) et au moins un signal de température d'eau chaude (12 ou 19).

9. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel le dispositif comporte des moyens (20) de signalisation de l'état du liquide caloporteur en vue de son remplacement pour éviter le risque de corrosion de l'installation solaire..

Dessins