Brevet FR2312735A1 — publié le 19761224

L'invention concerne la production d'eau chaude à usage domestique. On connatt dévà la production d'eau chaude à l'aide de pompes à chaleur, utilisant comme "source froide" les eaux d'une rivière. L'eau chaude ainsi produite en quantité est à température suffisante pour servir à la distribution d'eau chaude, aussi bien qu'au chauffage domestique. Manifestement, le besoin d'une rivière à proximité limite cependant l'application de cette solution particulière aux maisons implantées en des sites privilégiés. La présente invention a pour objet l'application d'une pompe à chaleur à la production d'eau chaude domestique, dans des conditions affranchies de cet inconvénient limitatif. Selon l'invention, un dispositif de production d'eau chaude à usage domestique comprend la combinaison d'un réservoirtampon monté en série sur une conduite d'évacuation d'eau usée, et d'une pompe à chaleur montée entre ce réservoir-tampon et une cuve d'eau neuve. Ainsi, des calories peuvent être prélevées sur les eaux usées afin de chauffer de l'eau neuve qui sera ensuite distribuée aux différents postes d'utilisation de l'habitation. En variante, une cuve de chauffage complémentaire, électrique par exemple, est montée entre la cuve d'eau neuve et la distribution d'eau chaude domestique. Un mode de réalisation particulier, applicable à chacun des deux cas précédents, fait usage d'un moyen de chauffage auxiliaire agissant directement dans la cuve d'eau neuve. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite en référence au dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, et sur lequel - la figure 1 illustre l'application de l'invention dans une maison d'habitation particulière, et - la figure 2 est un détail de la figure 1, illustrant, dans le sous-sol de la maison, une variante de l'invention. Sur la figure 1, la maison d'habitation 1 comporte une cuisine 10, dans laquelle une machine à laver le linge 11, une machine à laver la vaisselle 12, et un évier 13, évacuent leurs eaux usées vers une même canalisation 20. A l'étage supérieur, une salle de bains 15 comporte une baignoire 16, un bidet 17 et un lavabo 18 dont les eaux s'évacuent vers une conduite de descente 19 qui aboutit également à la conduite d'évacuation 20. Selon l'invention, la conduite 20 aboutit à un réservoir 21 qui forme réservoir-tampon pour les eaux usées, avant qu'elles ne soient évacuées par une conduite 28 à l'égout 29. Comme on le voit sur la figure 1, le niveau d'évacuation par la conduite 28 est plus haut que le réservoir 21, ce qui permet à celui-ci de former un réservoir-tampon. On remarque aussi que les eaux usées qui sont récupérées dans le réservoir 21 ne sont pas du genre charriant des éléments solides ou autres, qui pourraient obstruer la circulation dans le réservoir tampon 21. Arrivant par une canalisation 22, l'eau neuve est appliquée sous pression à une cuve 23. La cuve 23 est réalisée comme les cuves classiques de chauffe-eau à accumulation ; en particulier, la cuve est calorifugée, et capable d'admettre l'eau sous pression. Une pompe à chaleur 24 est montée entre le réservoirtampon 21 comme "source froide", et la cuve d'eau neuve 23 comme "source chaude". C'est-à-dire que l'évaporateur de la pompe à chaleur est logé dans le réservoir-tampon 21, et que le condenseur de ladite pompe à chaleur est placé à la base de la cuve d'eau neuve 23, tandis qu'un compresseur 25 fait circuler un fluide frigorifique entre l'évaporateur et le condenseur. Sur la figure 2, on retrouve les mêmes éléments, avec en plus une cuve de chauffage complémentaire 26, montée entre la sortie de la cuve d'eau neuve 23 et une canalisation de distribution d'eau chaude 30. Le chauffage de la cuve 26 est par exemple un chauffage électrique. Comme on le voit sur la figure 1, la canalisation 30 distribue ensuite l'eau chaude vers les robinets de l'évier 13 dans la cuisine 10, ainsi que de la baignoire 16, du bidet 17 et du lavabo 18 dans la salle de bains 15. Le demandeur a observé que l'énergie pouvant être récupérée par jour sur les eaux usées est de l'ordre de 18 kWh pour une habitation particulière. Sur ces 18 kWh, 3 kWh correspondent à des calories qui peuvent être récupérées en faisant passer l'eau utilisée de la température moyenne d'entrée 150C à la température de rejet à l'égout des eaux usées 5"C, tandis que 15 kWh correspondent à la récupération dans l'eau usée de calories apportées par l'eau chaude produite pour le confort ménager. Dans une application particulière, la pompe à chaleur utilisée est du type CAE4440A HR. En absorbant par son compresseur une puissance de 430 W, cette pompe à chaleur est capable de transférer les calories de la source froide à la source chaude au rythme de 800 kcal/h soit 0,9 kWh. En conséquence, en fonctionnant 18 heures par jour, la pompe à chaleur est capable de récupérer la presque totalité des 18 kWh sus-visés. Tant que fonctionne le compresseur, la chaleur dissipée au condenseur de la cuve d'eau neuve sera de 0,9 + 0,43 = 1,33 kWh. Le compresseur fonctionnant 18 heures par jour, l'énergie calorifique apportée à la cuve d'eau neuve est, par jour, de 24 kWh. Sur la chaleur horaire totale de 1,33 kWh, la chaleur effectivement prélevée dans le réservoir-tampon 21 est 0,9 kWh, soit ure fraction égale aux 2/3 de la chaleur totale. Par jour, l'énergie économisée est donc égale aux 213 de 24 kWh, donc 16 kWh. On va maintenant examiner deux exemples d'utilisation, qui ont en commun le fait que le réservoir-tampon 21 possède une capacité de 300 litres. EXEMPLE I Cet exemple se réfère à la figure 1. La cuve d'eau neuve 23 a une capacité de 240 litres, et la pompe à chaleur CAE4440A HR va élever ces 240 litres d'eau à une température de 90 C, en utilisant 1200 kcal. (en fait, elle en utilisera moins puisque la température de l'eau à la sortie de la canalisation d'arrivée est généralement supérieure à OOC). tomme il y a en tout 24 k, soit 20 00û calories par jour qui sont récupérables, un chauffage d'appoint est possible avec les 8000 calories par jour qui ne sont pas utilisées pour la production d'eau chaude. EXEMPLE II Cet exemple se réfère à la figure 2. La cuve d'eau neuve 23 a une capacité de 190 litres, que la pompe à chaleur portera à 500C en utilisant moins de 10 000 calories. La cuve de chauffage supplémentaire portera la température de cette eau à 600. Dans ce second exemple, on voit qu'il reste encore 10 000 calories par jour pour d'autres applications que le chauffage de l'eau domestique. Dans les deux exemples, les calories supplémentaires peuvent être utilisées soit pour le préchauffage des eaux de retour de chauffage central (du type classique à basse température), soit pour un chauffage supplémentaire dans un local particulier, salle de bains par exemple. Avantageusement, un moyen de chauffage auxiliaire est implanté dans la cuve d'eau neuve 23, afin d'assurer le chauffage d'eau même lorsque les eaux usées ne permettent pas à la pompe à chaleur un rendement suffisant. Il est clair que le dispositif de l'invention sera préférentiellement réalisé sous forme de modules préfabriqués. REVENDICATIONS 1. Dispositif de production d'eau chaude à usage domestique, caractérisé par la combinaison - d'un réservoir-tampon monté en série sur une conduite d'évacuation d'eau usée, et - d'une pompe à chaleur montée entre ce réservoirtampon et une cuve d'eau neuve. 2. Dispositif de production d'eau chaude selon la revendication 1, caractérisé aussi par une cuve de chauffage complémentaire montée entre la cuve d'eau neuve et la distribution d'eau chaude domestique. 3. Dispositif de production d'eau chaude selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la cuve d'eau neuve comprend un moyen de chauffage auxiliaire.