Brevet FR2298065A1 — publié le 19760813

Perfectionnement de système de chauffage électrique nar accumulation. La présente invention se réfère aux systèmes de chauffage de fluides par accumulation avec source d'énergie électrique à prix réduits. Dans les systèmes utilisés actuellement, le principe consiste à accumuler les calories, soit dans une masse solide, réfractaire par exemple, soit dans un fluide thermique quelconque, eau par exem ple. L'accumulation dans une masse solide présente l'avantage de pouvoir disposer de températures élevées. n contrepartie, il se pose des problèmes d'isolation thermique avec le milieu extérieur. Pour limiter les pertes, l'accumulateur doit être placé dans le milieu d'utilisation. Il s'agit plus alors d'un appareil retardant l'utilisation des calories que d'un véritable accumulateur. L'accumulation dans un fluide thermique, pour rester dans des limites de pressions raisonnables, oblige à utiliser des températures peu élevées, ce qui entratne 11 emploi de volumes importants. La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients en réalisant une chaudière pour chauffage central d'un type nouveau. Pour ce faire, l'invention est basée sur la différenciation du coefficient d'échange thermique entre une paroi métallique et un fluide liquide et cette même paroi avec un gaz. Le principe de l'invention consiste à utiliser le caractère favorable de l'échange paroi/eau, mais en fonction des besoins et en limitant le6 déperditions inutiles. Pour ce faire , et selon la figure 7, dans un réservoir étanche de forme adéquate, l'ensemble isolé thermiquement et carrossé, on place dee éléments de stockage d'énergie calorifique, constitués par des produite réfractaires ou autres, enfermés dans une enveloppe métallique blindée. Une des caractéristiques de l'invention consiste dans l'interposition entre ltéldment réfractaire et son enveloppe métallique d'un isolant thermique assurant une perméabilité suffisante mais strictement nécessaire aux échanges désirés. La masse des produits réfractaires est chauffée et portée à haute température par une ou des résistances qui peuvent Dtre noyées dans la masse (exemple non limitatif). Une autre caractéristique de-l'invention est la présence, si nécessaire, sur le côté extérieur de l'enveloppe blindée,de formes (ailettes par exemple) assurant un meilleur échange. L'invention est caractérisée par deux systèmes de prélèvement de la chaleur utile et nécessaire. Le premier, système A (figure 2) est basé sur un principe de barbotage. Le deuxième, système B (figure 4) est basé sur un principe d'aspersion. Une des caractéristiques du système A est que l'espace libre entre les éléments de stockage est très réduit. A température basse (20 OC par exemple) l'ensemble est noyé dans un liquide 1 eau pa exemple. Au-dessus de l'eau, se trouve une chambre de vaporisation 7 dans laquelle est placé un échangeur 8. Dans cet échangeur ,circule le fluide à réchauffer. Dans chacun des éléments de stockage se trouve un jeu de résistances. Dans le bas du réservoir 3, qui est isolé thermiquement 4, et carrossé 5 ,une chambre d'expansion 6, interne ou externe, pressurisée ou non. L'ensemble est complété par une régulation et un jeu de sécurités électriques , un système de sécurité thermique et liquide et diverses vannes de remplissage et de purge. Le principe de l'invention est caractérisé par le fait que l'échauffement des éléments de stockage entrain l'échauffement du fluide en contact et son évaporation partielle. La tension de vapeur s'élève et aura tendance à faire baisser le niveau du fluide, d'où à réduire et même à supprimer la sur face de contact entre les éléments de stockage et le fluide thermique. Le prélèvement de calories, par le biais de l'échangeur 8, entraîne un refroidissement de la vapeur dans la chambre 7,d'où une baisse de pression. La tension sur la surface du fluide thermique diminue, le niveau de ce dernier remonte et la surface d'échange entre les éléments de stockage et le fluide augmente. Pour permettre un chauffage d'appoint, en cas d'utilisation totale des calories stockées, une des caractéristiques de l'invention consiste en une résistance du type blindé 9 (thermoplongeur par exemple) placée au-dessus des éléments de stockage, au-dessous du niveau du fluide froid. Une régulation propre commande cette résistance. A ce moment, une partie de l'échangeur 8 baigne dans le fluide. Un système de production d'eau sanitaire peut être accoupld. Une des caractéristiques de l'invention est d'utiliser l'amélioration du coefficient d'échange paroi/gaz par l'augmentation du régime d'écoulement du gaz (air par exemple). Pour ce faire, dans la chaudière l'invention garde (fig.3) l'ensemble des éléments de stockage. La perméabilité thermique entre le réfractaire et le blindage sera modifiée et adaptée, en jouant sur l'isolant intercalé entre eux. Le régime d'écoulement du gaz est accéléré par une ventilation forcée, à vitesse et à débit variables, en fonction de la demande de calories. Lè système B, fig.4, comprend un corps étanche, calorifugé et carrossé. A ltintérieur de ce corps se trouve un jeu d'éléments de stockage, caractéristique de llinvention,chauffé par des résistances. Une autre des caractéristiques de l'invention consiste en une masse de fluide dans le bas du réservoir. Dans ce fluide baigne un échangeur 4, dans lequel se trouve le liquide à réchauffer. Une pompe 1 aspire le liquide et le transporte vers le haut dans une rampe d'aspersion 2 diffusant le liquide d'une manière éga le sur l'ensemble des éléments de stockage. Le liquide redescend, en contact avec les parois des éléments de stockage et se réchauffe. Un thermostat 3 placé dans la masse du fluide commande la pompe pour maintenir la température désirée, quel que soit le prélèvement effectué par l'échangeur. En cas d'utilisation de toutes les calories stockées, une des caractéristique6 de l'invention consiste en une résistance d'appoint blindée,(thermoplongeur par exemple) située dans le bas de la chaudière, immergée dans le fluide thermique 5 et commandée par une régulation propre 6, après déclanchement de la pompe. Il doit être entendu que les descriptions qui précèdent n'ont été données qu'a titre d'exemple et qu'elles ne limitent nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails de principe ou d'exécution par d'autres équivalents. Revendications 1. Système de chauffage électrique par accumulation, caractérisé par l'interposition entre le matériau accumulateur et celui échangeur d'un isolant thermique assurant une parméabilité suffisante mais strictement nécessaire aux échanges désirés. 2. Système suivant revendication 1, caractérisé par un fluide quelconque d'échange des calories accumulées dans les éléments de stockage. 3. Système suivant une des revendications précédentes, caracté risé par l'utilisation d'un fluide liquide, baignant les éléments de stockage, à niveau variable en fonction de la température et de la pression intérieure, en autorégulation. 4. Système suivant une des deux premières revendications,carac térisé par l'utilisation d'un gaz, à régime d'écoulement accéléré et variable en fonction de la quantité de chaleur à prèlever. 5. Système suivant une des deux premières revendications,carac térisé par l'utilisation d'un fluide liquide. le liquide est amené en contact avec les éléments de stockage par un système d'aspersion mécanique, régulé en fonction de la quantité de chaleur désirée. 6. Système suivant une des revendications précédentes, caractérisé Far des éléments de stockage blindés, standards et démontables 7. Système suivant une des revendications précédentes,caractérisé par un matériau accumulateur en réfractaire ou par exemple non limitatif, en métal à température et chaleur de fusion adéquates, ou encore par un fluide thermique même à haute pression. 8. Système suivant une des revendications précédentes, caracté risé par l'utilisation d'énergie électrique à tarif réduit ou dé- nergie à puissance limitée mais constante en régime principal et par une source d'énergie d'appoint faible pnur les demandes d'énergie exceptionnelles. 9. Système suivant une des revendications précédentes,caractérisé par des possibilités multiples de régulation externe ou interne, mécanique ou électrique. 10. Système suivant une des revendications précédentes,caracté risé par ses possibilités d'être installé en parallèle avec une chaudière de principe de chauffe différent, dans un système de chau ffage central par esu chaude.