Brevet FR2214087A1 — publié le 19740809

@@ @@@@@@te @@@@@tion se réfere aux systemes de chauffage par @@@@@tri@@@@ @ans lesquels la @@aleur dégagée par des résistances @@@fante@ est accumul@e pendant une certaine période, correspon @@ant en pratique aux heures creuses (notamment heures de nuit) où le coût e l'énergie électrique est relativement bas, pour être ensuite restituée au fur et à mesure des besoins. àns les systèmes utilisés à l'heure actuelle pour ce genre de chauffage le matériau accumulateur de chaleur est constitué par des briques convenablement disoosées. De telles briques peuvent être portées à des températures élevées, de l'ordre de 8000 C, lesquelles ne sont en fait limitées que par le coût des résistances électriques susceptibles de les supporter. Hais en sens inverse les meilleures de ces briques ne comportent qu'une très faible chaleur spécifique, de l'ordre de u,2 au maximum. En outre elles conduisent fort mal la chaleur, de sorte que leur échauffement n'est pas du tout régulier. I1 en résulte que finalement la quantité de chaleur accumulée par unité de poids ou de volume de ces ensembles de Dri- ques reste assez aide.Il convient d'ajouter Que les températures elevées ainsi mises en jeu comportent des risques d'incendie, ce qui oblige à certaines précautions sans doute efficaces mais coûteuses. On peut enfin reprocher aux systèmes de chauffage électrique par accumulation connus à l'heure actuelle, qu'ils assurent uniquement la production d'air chaud et ne se prêtent ni au chauffage central par circulation d'eau, ni à la fourniture d'eau chaude pour les. installations sanitaires. L'invention vise à remédier à ces inconvénients et à permettre d'établir un système de chauffage électrique par accumulation de faible encombrement, d'une extrême souplesse d'utilisation, qui ne comporte rigoureusement aucun risque d'incendie, qui puisse fonctionner aussi bien sous la forme de chauffage central que sous celle de chauffage à air chaud, et qui puisse être utilisé en vue de la production d'eau chaude pour tous usages. Conformément à l'invention l'on utilise comme matériau accumulateur de analeur non plus des priques ou autres corps solides, mais @ien de l'eau reten@e sous pression à l'interieur d'un réservoir appropri@. sait que le point d'@@ullition de l'eau, normalement de @ @ @@@ pression atmospherique, s'élève à mesure qu'augmente la pression laquelle l'eau est soumise. Il est ainsi possible de por er l'eau sous forme liquide à des rempératures de l'ordre de 1L 15G0 G en la maintenant simplement a l'intérieur 'J 'une enceinte ferme suffisamment résistante. La chaleur spécifiqe de l'eau restant pratiquement égale à l'unité, à de telles températures la quantité de chaleur accumulée par unité de poids ou de volume est considérable, même si l'on arrête la restitution à une température limite de l'ordre de 70 à 800 C.D'autre part l'eau chaude sous pression peut être envoyée dans un échangeur pour échauffer soit l'air d'une installation à air chaud, soit l'eau d'une installation de chauffage central, soit même celle destinée à des appareils sanitaires. Tout risque d'incendie se trouve éliminé sans précautions particulières. Bien entendu, pour un fonctionnement correct il faut que le réservoir renfermant l'eau accumulatrice de chaleur ne soit soumis qu'à la seule pression de vapeur de celle-ci, à l'exclusion de tout effet susceptible de résulter de la différence de dilatation entre l'eau et le métal dont il est fait. Il convient donc de compenser cette dIfférence, ce qu on peut obtenir soit en prévoyant dans le haut du réservoir un espace gazeux de volume suffisant, soit en reliant ce réservoir à une chambre d'expansion préssurisée, soit en disposant dans le réservoir lui-même une vessie ou autre enceinte déformable renfermant un gaz compressible. La commande automatique des résistances électriques de chauffage peut être placée sous la dépendance soit de la température (thermostat), soit de la pression (manostat). La seconde méthode est la plus sure étant donné qu'elle peut éventuellement tenir compte d'une défaillance du dispositif de compensation des effets dè dilatation, mais on peut avec avantage utiliser la première à titre de sécurité complémentaire en réglant le thermostat pour qu il coupe le courant à une température légèrement supérieure à celle correspondant à la pression maximale prévue pour le fonctionnement normal. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de proeurer Fig. 1 est une vue schématique montrant un système de chauffage électrique à accumulation suivant l'invention prévu pour fournir de l'eau chaude soit à une installation de radiateurs à eau, soit à des appareils sanitaires. Fig. 2 et 3 indiquent sous forme encore plus schématisée l'application du système à un chauffage à air chaud et à l?alimen tation directe de radiateurs pressurisés. Le système représenté en fig. 1 comprend un réservoir 1 susceptible de résister en service normal à une pression intérieure notable, par-exemple de 4 a 10 bars suivant les cas. Le bas de ce réservoir est relié 3 une canalisation de remplissage 2 équipée d'une vanne 3, ainsi qu'à une vidange 4 pourvue d-'une vanne 5.Au-dessus du fond inférieur sont disposées une ou plusieurs résistances électriques chauffantes 6 (par exemple trois dans le cas du courant tri phasé), tandis que le fond- supérieur-est traversé de façon étanche par une sonde mano-sensible 7 et par une autre sonde thermo-sensible 8, lesquelles commandent des interrupteurs, respectivement 9 et 10, interposés sur la ligne 11 (par exemple triphasée) qui relie le système décrit au réseau électrique à travers le compteur usuel pour tarif de nuit. Le haut du réservoir 1 communique encore avec un vase d'expansion 12 renfermant un volume approprié d'.air ou autre gaz. Une canalisation 13 avec vanne 14 permet de faire varier la quantité de gaz renfermée par le vase 12. De la partie hauté du réservoir 1 part une canalisation 15 qui aboutit au serpentin intérieur 16 d'un échangeur de chaleur 17, l'autre extrémité du serpentin étant reliée par une autre canalisation 18 avec le bas du réservoir. L'enveloppe 19 de l'échangeur 17 comporte elle-même une entrée inférieure à laquelle aboutit une canalisation 20, et une sortie supérieure d'où part une canalisation 21. Les canalisations 20 et 21 peuvent etre reliées, par exemple, à une installation de radiateurs à eau chaude- fonctionnantsoit par thermo-siphon, soit avec un accélérateur. En variante la canalisation 20 peut provenir d'une distribution d'eau, la canalisation 21 aboutissant à- des appareils sanitaires utilisant l'eau chaude. Le fond supérieur de l'enveloppe 19 porte une sonde thermo-sensible 22 qui commande une vanne 23 interposée sur la canalisation 15. Le fOnctionnement est le suivant :- - Après avoir rempli le réservoir 1 d'eau en ménageant dans le vase 12 un matelas gazeux suffisant pour compenser les effets de dilatation thermique, on branche la ligne 11 de manière qu'elle soit alimentée aux heures de bas tarif. Lorsque tel est le cas, les- résistances 6 entrent en action pour élever la température de la masse d'eau juqutà ce que la pression de vapeur atteigne la valeur prévue, par exemple 5 bars. A ce moment la sonde mano-sensible 7 agit pour couper le courant, la sonde thermo-sensible 8 n'intervenant normalement pas car on a eu soin de la régler pour une température légèrement supérieure à celle pour laquelle la pression de declenchement de la première sonde est atteinte.On dispose alors d'une masse d'eau se trouvant sous pression à une tempé-rature d'environ 1500 C ce qui correspona à une forte accumulation de chaleur. L'eau ainsi pressurisée à haute température tend à circuler par thermo-siphon dans le serpentin 16 de sorte qu'elle chauffe l'eau qui peut circuler de son coté entre les canalisations 20 et 21. Grâce à la sonde thermo-sensible 22, la température de l'-eau ainsi chauffée à l'intérieur de l'enveloppe 17 ne peut excéder une limite permissible, par exemple 900 C, stil s'agit d'alimenter des radiateurs, ou bien 500-C si la canalisation 21 est reliée à des appareils sanitaires, la vanne 23 intervenant pour fermer la circulation d'eau pressurisée dès que cette limite est atteinte. De toute manière-la sonde 22 et la vanne 23 empêchent que l'eau qui entoure le~serpentin 16 n'atteigne son point d'ébullition à l'intérieur de l'échangeur 17. Si la capacité du réservoir 1 a été convenablement choisie, la chaleur accumulée dans l'eau pressurisée peut suffire pour assurer la fourniture d'eau chaude entre les périodes successives de courant à bas tarif. Bien entendu la quantité de chaleur disponible dépend non seulement de la contenance du réservoir 1, mais également de la limite inférieure qu'on se donne pour l'utilisation de l'eau qu'il renferme. Dans le cas d'un chauffage par radiateurs, on ne peut guère descendre au-dessous de 90 à 800 C pendant les périodes froides, alors que pour la fourniture d'eau chaude à des appareils sanitaires, la limite peut s'abaisser jusqu'aux environs de 700 C voire même au dessous. Fig. 2-montre une forme d'exécution dans laquelle les canalisations 15 et 18 alimentent un échangeur 24 du type aérótherme, traversé par l'air refoulé par un ventilateur 25, l'air ainsi chauffé pouvant alimenter une installation de chauffage à l'air chaud. Ici la vanne 23 est commandée par une sonde 22 immergée dans le courant d'air sortant de l'aérotherme. Toutefois, comme en pareil cas le problème de l'ébullition de l'eau chauffée ne se pose pas, cette vanne 22 pourrait également être commandée par un thermostat d'ambiance. En fig. 3 les canalisations 15 et 18 alimentent directement des radiateurs schématisés sous la forme d'un tube à ailettes 26. I1 va, de soi qu'en pareil cas la vanne 23 doit être commandée par un thermostat d'ambiance tel que 27. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et quelle ne limite nullement le domaine de lrinvention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. - REVENDICATIOMS 1 Système de chauffage électrique par accumulation, caractérisé en ce que le matériau accumulateur de clialeur est constitué par de l'eau retenue sous pression à l'intérieur d'un réservoir approprié. 2. Système suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la commande automatique des résistances électriques de chauffage de l'eau est placée sous la dépendance de la pression à l'intérieur du réservoir0 3o Système suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la commande des résistances électliques de chauffage est addition neLement placée sous la dépendance de la température de l'eau, mais de manière à ce que le courant soit coupé pour une température légèrement supérieure à celle correspondant à la pression qui doit normalement provoquer cette coupure. 40 Système suivant ltune quelconque des revendications qui précèdent, caractérisé en ce qu'il y est prévu un dispositif de compensation de la dilatation de l'eau à l'intérieur du réservoir0 So Système suivant lune quelconque des revendications qui précèdent, caractérisé en ce que l'eau du réservoir; circule dans un échangeur pour assurer le chauffage de l'eau de circulation d'une installation de radiateurs0 6o Système suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent, caractérisé en ce que l'eau du réservoir circule dans un échangeur pour assurer le chauffage de l'eau de circulation d2une installation sanitaires 70 Système suivant l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce qu'il comporte une sonde sensible à la température de l'eau en cours de chauffage dans l'échangeur et qui commande la circulation de 1' eau à partir du réservoir, de manière à éviter que la première ntatteigne son point dtébullition sous la pression à laquelle elle est soumise 8o Système suivant la revendication- 1, caractérisé en ce que l'eau du réservoir alimente un aérotherme pour une installation de chauffage à air chaud, 90 Système suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'eau du réservoir alimente directement une installation de radiateurs.