Brevet FR2236149A1 — publié le 19750131

3'-invention concerne un générateur de chauffage électrique à circulation d'eau par mutation a' énergie, l'installation et le procédé pour sa mise en oeuvre. On connais d'une façon générale divers moyens, installations ou procédés de chauffage utilisant dune façon gén4- rale une transformation d'énergie électrique en énergie calorifique à partir d'installations soit purement électriques, tel que dans les procédés de chauffage électrique intégré à aération contrôlée du type de ceux commercialisés par : OA3M, DAM, NOIROX, PHIILIPS etc... soit encore des installations de chauffage central faisant appel à une chaudière électrique. Toutefois ces procédés présentent des inconvénients notables d'installation dus à la multiplicité des moyens mis en cause tels qu'organes d'aération et de distribution d'air frais, moyen d'extraction de l'air vicié etc... Dans d'autres procédés de chauffage central à circulation d'eau de types connus les inconvénients résident essentiellement dans les déperditions calorifiques qui s'effectuent à tous les niveaux de l'installation étant donné le volume d'eau à réchauffer ou encore l'utilisation d'une chaudière électrique qui, bien que satisfaisante, ne permet pas d'assurer de bonnes conditions de confort et-d'utilisation. De plus, les installations pour la mise en oeuvre des procédés connus sont, soit d'un prix de revient relativement élevé, soit encore onéreuses au point de vue fonctionnement. On conn > tt également des installations de chauffage central faisant appel à des chaudières mazout ou à char bon, toutefois ces installations bien qu'intéressantes nécessitent des moyens de stockage de combustible, un entretien continuel de la chaudière, des conduits de fumée, ainsi que du brûleur et grè- vent de ce fait considérablement le coft final d 'une installation étant donné leur prix relativement élevé. De plus, de telles chaudières n'éliminent pas entièrement les produits de combustion qui sont de ce fait répandus dans l'atmosphère par l'intermédiaire du conduit de tirage et sont donc plus ou moins polluantes. 'a présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un générateur de chauffage électrique à circulation d'eau par mutation d'énergie caractérisé par ce qu'il est constitué par plusieurs tubes disposés verticalement, assemblés à leur sommet par des tés de dimensions appropriées à leur base par des raccords en croix recevant des thermoplongeurs permettant ainsi une réalisation simple, dgun prix de revient relativement intéressant et d'une grande efficacité. L'invention concerne aussi une installation de chauffage électrique à circulation d'eau chaude caractérisée par ce qu'elle comporte un générateur conforme à l'invention, un circuit pour la mise en service des thermoplongeurs par l'intermédiaire de relais à impulsions commandés en bascule électrique avec les inverseurs des dits relais ainsi que divers moyens de commande, de con trôle, de régulation et de sécurité.Installation permettant de réaliser d'une part des économies notables tout en supprimant des servitudes d'entretien, de réparation, de stockage ou autres, assurant à la fois une grande souplesse d'utilisation dans des conditions d'économie fort appréciables, tout en permettant dsautre part de réaliser un générateur élément de base de toute 1 installation cumulant à la fois les fonctions de chaudière, radiateur, convec teur et éventuellement producteur d'eau chaude sanitaire d'un fonc tionnement propre et silencieux. l'invention a encore pour but de réaliser une installation d'une automaticité intégrale et d'un fonctionnement très économique étant donné sa faible consommation électrique. L'invention concerne également un procédé de chauffage obtenu par la mise en oeuvre du générateur conforme à l'invention caractérisé par ce qu'il transforme à l'aide dudit générateur une énergie électrique, en énergie calorifique par l'in- termédiaire'de thermoplongeurs à double circuit commandés par thermostat. Cette transformation permettant d'obtenir un rendement ma- ximum étant donné la réduction au minimum du volume d'eau à chauffer. l'invention est illustrée à titre d'esemples non limitatifs sur les dessins ci-joints dans lesquels = la figure 1 représente le générateur équipé des thermoplongeurs ainsi que des divers organes de commande, de régulation, de contrôle ou de sécurité. La figure 2 représente une installation réalisée à l'aide du générateur conforme à l'invention. Suivant un premier mode de réalisation ainsi qu'il est représenté à la figure 1, le générateur de chauffage électrique à circulation d'eau par mutation d'énergie est réalisé à partir de plusieurs tubes (1) de préférence en cuivre et d'un diamètre égal au moins à 58/40 disposés verticalement, assemblés à leur sommet par des tés (2) de dimensions appropriées, à leurs bases par des raccords (3) en croix, recevant par l'intermédiaire de raccords femelles (4) filetés au pas de gaz des thermoplongeurs (5). Les éléments hauts du générateur sont réunis entre eux sur la partie droite par un coude (6) et sont raccordés sur la partie gauche de l'élément à l'aide de moyens appropriés au départ radiateur (7) sur lequel on dispose un manothermomètre- (8) permettant d'indiquer à la fois la pression et la température de l'eau à la sortie dudit générateur. Les éléments de droite (9) de la partie basse du générateur sont réunis entre eux par l'intermédiaire d'un té (3), l'élément de droite est équipé d'une réduction permettant unraccordement aux divers organes de commande, de contrôle, de régn- lation ou de sécurité tels que manostat (10), clapet de retenue (11), électrovanne (12), accélérateur (13), sécurité surpression vase vase d'expansion (15), vidange (16) etc.., ces éléments étant eux mêmes raccordés à l'aide de moyens appropriés au retour radiateur (17). Le circuit retour est équipé d'un accélérateur (13) et d'un clapet de retenue (11) dépendant de celui-cd, ce-qui permet au fluide de circuler uniquement lorsque l'accélérateur (13) est en service. Des organes de commande, de régulation, de contrôle ou de sécurité tels que manostat de pression (10), éléctrovanne (12), commandée par manostat, soupape de sécurité (14 > , vase d'expansion (15), robinet de puisage (16), sont disposés en dérivation sur le circuit retour (17) du générateur. Un habitacle réalisé par--exemple à partir de profilés en aluminium type DURALINOX hARDAL dans des dimensions adéquates dans lequel sont disposées des entrées d'air en partie basse et des évacuations en partie haute permet de dissimuler le générateur lui-mewme ainsi que les divers organes de commande, de contrôle9 de régulation ou de sécurité tout en assurant au gé nérateur une fonction supplémentaire de radiateur et conveeteur, ce qui permet encore d'implanter le générateur à l'endroit qu'il convient le mieux à l1utilisateur. Suivant une autre caractéristique de 1 1in- vention ainsi qu'il est représenté à la figure 2, l'installation pour la mise en oeuvre du générateur~et du procédé de chauffage électrique à circulation d'eau par mutation d'énergie comporte un circuit de mise en service des thermoplongeurs (5), par l'tinter médiaire des relais (18) fonctionnant par impulsion, commandés à partir d'un thermostat (19) monté en bascule électrique avec les inverseurs incorporés des dits relais0 Cette Installation en bascule assure un fonc- tionnement adéquat des relais- tout en leur donnant une très bonne fiabilité compte tenu que ceux-ci fonctionnent par impulsions et ne peuvent donc rester sous tension. Un interrupteur (20) branché entre le thermostat (19) et le thermostat dtambiance (21) interdit la mise ou la remise en service du générateur de même que la mise en service du thermostat d'ambiance (21) monté en série avec le dit interrupteur. Un manostat (10) assure une pression constante de l'installation en commandant une vanne électromagnétique (12) normalement en position fermée, ce manostat (10) coupe le circuit de l'accélérateur (13) lorsque la vanne électromagnétique (12) est sous tension. Bien entendu, l'installation qui présente toute garantie au point de vue sécurité électrique dont le thermostat interdit tout emballement éventuel sera avantageusement équipée suivant les règles de l'art en la matière par des fusibles calibrés disposés sur chaque phase du circuit et d'une mise à la terre générale de l'ensemble de l'installation devant fonctionner en courant triphasé 220 volts ou 380 volts Par ailleurs, les radiateurs - ou convecteurs seront choisis en fonction de leur faible contenance en eau afin d'obtenir une émission calorifique optimale et seront équipés de robinets thermostatiques amenés en période froide à couper le thermostat aussit8t que la température affichée aura éte atteinte ou à le réenclancher automatiquement aussitôt que d'autres pièces néces- siteraient un apport thermique. Chaque installation devra faire l'objet d'une étude particulière permettant d'une part d'assurer une régulation à tous les niveaux et d autre part de réduire dans la mesure du possible les longueurs des tuyauteries, leur diamètre, le nombre de dérivations etc. . afin de limiter au maximum la contenance en eau de la dite installation. A titre indicatif, il est spécifié qu'un générateur d'une puissance de 6 kilowatts permet de chauffer sans difficulté des locaux d'environ 500 m/3 ce qui doit permettre la réalisation d'installation sur tous les réseaux en raison de cette faible puissance. Il est bien évident que suivant les besoins on pourra sans sortir du cadre de l'invention équiper le gêné rateur de base de quatre, six, huit éléments ou plus de façon à obtenir la puissance calorifique souhaitée. Â titre d'exemple non limitatif il est donné ci-après un exemple de fonctionnement d 'une installation conforme à l'invention Mise en service La mise en eau de l'installation est d'abord effectuée par l'intermédiaire du manostat (10) jusqu'à ce qu'une pression de 1 bar soit atteinte, les circuits hydrauliques sont alors purgés avant la fermeture de l'interrupteur de commande (20). Chauffage L'interrupteur de commande (20) en position~ fermée permet au thermostat d'ambiance (21) en position travail, et par l'intermédiaire du thermostat (19) et de l'inverseur des relais (18) la mise en circuit des thermoplongeurs (5). Le manostat (fO) commande la mise en service de l'accélérateur (13) et- l'eau en circuit est réchauffée à chaque cycle à son passage dans le générateur jusqu'à ce que la température affichée par le thermostat (19) soit atteinte. L'faction des vannes thermostatiques des radiateurs conditionne la quantité d'eau en circulation et réduit de ce fait considérablement la remise à la température de celle-ci. Le thermostat d'ambiance (21) situé de préférence dans la pièce la plus froide, interdit la mise sous tension des thermoplongeurs (5) lorsqu'il est en position repos et assure d'une façon générale l'automaticité intégrale de l'installation0 oduction eau chaude sanitaire Les canalisations assurant la distribution d'eau chaude sont prises en dérivation sur le circuit départ (7) de l'installation de chauffage. l'ouverture d'un robinet d'eau chaude sur l'installation sanitaire provoque immédiatement une baisse de pression de l'installation et le manostat (10) met alors hors service le circuit de l'accélérateur (13) et provoque en même temps la fermeture du clapet (11) qui interdit luimeme toute circulation d'eau dans les radiateurs. le manostat (10) provoque ensuite la mise en service de l'électrovanne (12) qui grâce à la position repos du thermostat d'ambianee (21) permet de renvoyer la phase sur le contact repos et le réenclanchement des relais (18) hiver comme été. La température de l'eau chaude en période hivernale sera instatanée, celle du circuit de chauffage sera réglée à 600C par l'intermédiaire du thermostat (19). En période d'étés la température de l'eau chaude sera inversement prorpotionnelle au débit, toutefois la pression étant que de 1 bar, un débit de 4 litres/minute maximum correspond à une vitesse de réchauffement quasi instantanée répondant ainsi au plus larges besoins. Suivant une autre caractéristique le procédé de chauffage à circulation d'eau par mutation d'énergie conforme à l'invention utilise une transformation d'énergie électrique en énergie calorifique ayant une formule générale en production ins tantanée d'eau chaude P = V d CP (t2 tl) K P = Puissance en Kw 860 T V = Volume d'eau en M3 CP = chaleur spécifique d --densité t2 = température finale en oC tl = température initiale en oC x = coefficient de déperdition T = temps de chauffage en heures. Dans l'exemple de réalisation décrit dans l?invention la chaleur spécifique et la densité étant égales à 1 la formule devient donc : P = V (t2 - t1) K 860 T Les éléments connus étant : P = 6 Kw V = 0,03 tl = 100 T = 1 seconde K = 10 auquel il est appliqué un coéfficient moyen de pour les pertes de tuyauteries nues. On obtient alors la formule ciqaprès : 6 = 0.03 (t2 - 10) 10 860 x 1 3600 de laquelle il est élémentaire de résoudre 1' équation permettant d'obtenir la température finale en dégré c t2à 58 C. La formule générale appliquée à la production instantanée d' eau chaude pourra également btre appliquée aux calculs du circuit de chauffage par mutation d'énergie conforme à l'invention pour lequel les éléments : tl sera variable en progression V représentera la contenance totale en eau de l'installation K sera variable en fonction de la température des locaux. L'invention s'applique en général aux installations de chauffage. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de l'inven- tison REVENDICATIONS 1.- Générateur de chauffage électrique à circulation d'eau par mutation énergie, caracterisé en ce qu'il est constitué par plusieurs tubes (1) disposés verticalement, assemblés à leur sommet par des Tés (2) de dimensions appropriées à leurs bases, par des raccords en croix (3) reçevant des thermoplongeurs (5). 2.- Générateur de chauffage électrique à circulation d'eau par mutation d'énergie, conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les tubes verticaux sont au nombre de trois. 3. Générateur de chauffage électrique à circulation d'eau par mutation d'énergie conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les tubes verticaux sont au nombre de quatre. 4.- Générateur de chauffage électrique à circulation d'eau par mutation d'énergie conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les tubes verticaux sont au nombre de six. 5.- Générateur de chauffage électrique à circulation d'eau par mutation d'énergie conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les tubes verticaux sont au nombre de huit ou plus, suivant la puissance souhaitée. 66 Générateur de chauffage électrique à circulation d'eau par mutation d'énergie conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les tubes (1) sont réalisés de préférence en cuivre dans un diamètre au moins égal à 38/40. 7.- Générateur de chauffage électrique à circulation d'eau par mutation d'énergie conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé entre que les tubes verticaux (1) reçoivent des moyens de chauffage électrique, constitués de préférence par des thermoplongeurs (5). 8.- Générateur de chauffage électrique à circulation d'eau par mutation d'énergie conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 75 caractérisé en ce que les thermoplongeurs (5) sont à double circuit, commandés par thermostat (19). 9.- Installation caractérisée en ce qu'elle comporte un générateur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8, un circuit de mise en service des thermoplongeurs (5) par l'intermédiaire de relais à impulsions (18) commandés à partir d'un thermostat (19), monté en bascule électrique avec les inverseurs incorporés des dits relais ainsi ous divers moyens de commande, de contrôle, de régulation et de sécurité. 10.- Procédé de chauffage électrique à circulation dreau par mutation d'énergie conforme a' l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'on transforme 11 énergie électrique à l'aide d'un générateur équipé de thermoplongeurs à double circuit commandés par thermostat en énergie calorifique