Brevet FR2288286A1 — publié le 19760514

La présente invention concerne un réservoir constituant échangeur thermique pour la production d'un fluide chaud utilisant comme source de chaleur un autre fluide chaud, présentant des Ca- ractéristiques de haut rendement lorsqu'il est utilisé soit comme générateur instantané soit comme générateur a accumulation. Le réservoir constituant échangeur thermique selon la présente invention est destiné en particulier, outre aux usages géné- raux, a fournir de l'eau chaude pour les installations sanitaires en utilisant, comme fluide de chauffage, l'eau de l'installation de chauffage et même à etre incorporé aux chaudières destinées fournir, outre l'eau chaude (ou autre fluide) pour le chauffage, de l'eau chaude pour les usages sanitaires. Le réservoir constituant échangeur thermique selon la présente invention est caractérisé en ce qu'il comprend essentiellement un réservoir a double paroi, dans l'espace ou chemise entre parois duquel circule un fluide de chauffage, réservoir dans lequel est monté un cylindre intérieur généralement d'une longueur inférieure à celle du réservoir réalisant un second espace ou chemise, présentant une section réduite, en commnnication avec le volume intérieur du réservoir. En particulier, la circulation du fluide de chauffage dans l'espace extérieur est réalisée d'une' manière telle que l'entrée et la sortie du fluide s'effectuent aux extrémités opposées du réservoir. Le circuit du fluide a chauffer est constitué par une chambre annulaire de distribution et l'espace ou chemise de section réduite, réalisé par le cylindre intérieur, en com unication avec le volume intérieur du réservoir. L'espace ou chemise,étant donné sa petite section transversale, oblige le fluide destiné a etre chauffé a prendre une grande vitesse au contact de la paroi intérieure de la chemise parcourue par le fluide de chauffage. Les caractéristiques du réservoir constituant échangeur thermique,objet de la présente invention, apparaitront plus en deuil a la lecture de la description détaillée de divers exemples de réalisation du réservoir constituant échangeur thermique selon ltinven tion, faite ci-après avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels Fig. I est une vue en coupe d'un exemple de réalisation d'un premier mode de réalisation du réservoir constituant échangeur thermique avec axe horizontal; Figs 2, 3 et 4 sont des vues correspondant a la figure 1, illustrant des variantes de réalisation; Fig. 5 est une vue correspondant aux figures précédentes illustrant un mode de réalisation avec axe vertical. Etant donné que les réservoirs constituant échangeurs thermiques illustrés dans les figures 1 à 5 sont similaires, les parties se retrouvant dans tous les réservoirs constituant échangeurs thermiques et ayant la même fonction, sont désignées par les mêmes références. Si l'on considère un desdits réservoirs formant échangeurs thermiques (suivant l'exemple la figure 1), le réservoir formant échangeur thermique se compose d'un réservoir a double paroi 1-2 (les références l et 2 désignant respectivement les deux parois) muni a une ou a ses deux extrémités d'un tampon de trou d'homme. A l'intérieur et légèrement écarté de la paroi intérieure 2 de la chemise périphérique est monté un autre cylindre désigné par la référence 3, destiné a délimiter a sa périphérie (entre les parois 2 et 3) un espace pour le passage du fluide destiné a être chauffé. En effet le volume interne S du réservoir se trouve relié en série avec un parcours obligé du fluide a chauffer (le fluide a chauffer passe entre les parois 2 et 3). I1 est a noter que les deux circuits, celui du fluide de chauffage (entre les parois 1 et 2) et celui du fluide a chauffer, dans sa première partie, sont en contact étroit et par suite de leur section transversale réduite, les deux fluides sont obligés de circuler a une vitesse très élevée et donc avec un coefficient d'échange thermique très élevé aussi bien dans la circulation a courants parallèles que dans celle a contre-courant. La réalisation en question permet la production d'un fluide chaud d'une manière presqu'instantanée grâce à la combinaison d'un échangeur et d'un réservoir qui peut avoir une capacité réduite. En-outre, on observe que dans la réalisation en question, dans un seul appareil se trouvent englobés un échangeur du type instantané et un échangeur a accumulation ainsi qu'une réserve de fluide chaud. La puissance de l'échangeur instantané est accrue par la haute vitesse à laquelle les deux fluides sont obligés de circuler en contact très étroit avec une circulation du type en lames minces. En prenant commue exemple le cas ou l'appareil en question est utilisé comme générateur d'eau chaude a partir de l'eau chaude fournie par la chaudière de l'installation de chauffage, le fonctionnement du réservoir formant échangeur thermique est comme suit: - l'eau froide entre par la conduite 6 dans la chambre annulaire de distribution 8 et parcourt ensuite grande vitesse, étant donné la section réduite, le passage cylindrique annulaire entre les cylindres 3 et 2 en étant en contact intime avec la surface intérieure du cylindre 2. Celui-ci est léché sur sa surface extérieure par l'eau chaude provenant (en suivant la flèche 5) de la chaudière et circulant a l'intérieur de l'espace ente les deux cylindres 1 et 2.L'eau froide se réchauffe de cette façon a une température sensiblement voisine de celle de la chaudière et elle est ensuite envoyée dans le volume intérieur S du réservoir pour constituer la réserve d'eau chaude (l'eau entrant par l'orifice 5 pour sortir en 4). - Lors d'une demande d'eau chaude, par exemple pour l'usage sanitaire, celle-ci est prélevée par la tuyauterie 7, tandis qu'une quantité égale d'eau froide entre par la conduite 6 et après avoir été réchauffée remplace dans le réservoir S celle débitée. - Si la demande d'eau chaude pour l'usage sanitaire est importante et donne naissance, par suite de l'enlèvement de calories, a un refroidissement sensible de l'eau chaude provenant de la chaudière, un dispositif thermostatique, en interrompant la circu latin dans le circuit de chauffage, met a la disposition du générateur d'eau chaude pour usage sanitaire, la totalité de la puissance de la chaudière. - Plus la quantité d'eau pour usage sanitaire demandée est importante, plus grande est la vitesse de passage de celle-ci dans l'espace ou passage annulaire entre les parois 2 et 3 et donc meilleur est le coefficient de tranSmiss4On calorifique. - Lorsque la demande excède une certaine limite (tout en améliorant le coefficient K) la température de l'eau a la sortie se maintient encore constante jusqu'a ce que la réserve constituée par le contenu du réservoir soit épuisée. - Lorsque la température du contenu du réservoir S se trouve réduite, par suite d'une forte demande en continu, il suffira d1 interrompre la demande pour permettre au réservoir de remonter en température en une durée de récupération raisonnablement courte. Les avantages du dispositif consideré sont les suivants - Production immédiate d'eau chaude pendant la durée de la demande jusqu'au niveau correspondant à la puissance de la source calorifique (surface d'échange). - Reconstitution immédiate du volant calorifique accumulé dans le réservoir pour satisfaire aux pointes dépassant la capacité de I'érhangeur. - Remise rapide en température pendant les intervalles entre prélèvements. - Formation très difficile de dépôts calcaires sur les surfa- ces dréchange grace à la grande vitesse de circulation du fluide à chauffer. - Grande accevibilité des pieces sujettes à entartrage étant donne la possibilite d'extraire le cylindre intérieur 3 ensemble avec le tampon de trou d'homme 9 et donc d'avoir accès à la surface intérieure du cylindre 2. - Montée en régime rapide. - Encombrement réduit. - Réalisation compacte et donc dispersion calorifique faible. Le réservoir formant échangeur thermique selon la description précitée pourra par exemple être un constituant d'une chaudière destinée à fournir de l'eau chaude pour usage sanitaire en plus de l'alimentation de l'installation de chauffage. Le fonctionnement précité s'applique sensiblement à tous les réservoirs des figures là5. Il est entendu que l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits à partir desquels on pourra envisager d'autres formes de réalisation sans toutefois sortir du cadre-de l'invention. REVEND ICAT IONS 1.- Réservoir constituant échangeur thermique caractérisé en ce qutil comprend deux circuits de circulation de fluides de section réduite en contact, l'un parcouru par le fluide de chauffage et l'autre parcouru par le fluide à chauffer, ce dernier étant directement relie au volume intérieur du réservoir, ceci permettant la réalisation d'un appareil d'encombrement réduit, de haut rendement et de montée en température rapide. 2.- Réservoir constituant échangeur thermique selon la reven- dication 1 caractérisé en ce qu'il comprend essentiellement un réservoir à double paroi, dans l'espace ou chemise entre parois duquel circule un fluide de chauffage, réservoir dans lequel est monté un cylindre intérieur généralement d'une longueur inférieure a celle du réservoir réalisant un second espace ou chemise, présentant une section réduite, en communication avec le volume intérieur du réservoir. 3.- Réservoir constituant échangeur thermique selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la circulation des deux fluides e chauffage et chauffé s'effectue en courants parallèles. 4.- Réservoir constituant échangeur thermique selon l'une quelconque des revendications I et 2, caractérisé en ce que la circulation des deux fluides de chauffage et chauffé s'effectue à contre-courant. 5.- Réservoir constituant échangeur thermique selon l'une quelconque des revendications I à 4 caractérisé en ce que le circuit du fluide de chauffage et celui du fluide chauffé dans sa première partie, sont concentriques et en forme de lames. 6.- Réservoir constituant échangeur thermique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le circuit du fluide chauffé est en communication avec le volume intérieur du réservoir. 7.- Réservoir constituant échangeur thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que le cylindre intérieur peut être retire, ceci permettant 1 'accès et L'entre tien des surfaces.