Brevet FR2324998A1 — publié le 19770415

Perfectionnement aux systèmes de Production doleau chaude par accumulation. la présente invention se réfère aux systèmes de production d'eau chaude par électricité dans lesquels la chaleur dégagée par des résistances chauffantes est accumulée pendant une eertaine période correspondant en pratique aux heures où le coùt de l'énergie électrique est relativement bas (heures de nuit par exemple), pour être ensuite restituée au fur et à mesure des besoins. Dans les systèmes utilisés à ltheure actuelle, la masse quasi totale de l'eau est enfermée dans une enceinte et est chauffée totalement et directement par un jeu de résistances. Ces systèmes comportent un certain nombre d t inconvénients : Corrosion des parois du récipient d'où nécessité d'utiliser des matériaux résistant à la corrosion ou d'appliquer des revêtements internes tels que peinture, ciment ou autres. Ces techniques sont coûteuses et/ou aléatoires d'où une durée de vie relativement réduite. Entartrage des parois et surtout des gaines de protection des résistances. L'entartrage des gaines de protection des résistances réduit le rendement de l'installation, la durée de vie des résistances par surchauffe des dites résistances. Au fur et à mesure de la consommation d'eau chaude, une masse identique d'eau froide arrive. En cas d'épuisement de la réserve d'eau chaude ou d'une grande partie de celle-là,il y a nécessité de réchauffer la masse totale, avec les inconvénients inhérents très long temps de réchauffage,énergie à prix élevé... Les dispositifs suivant l'invention remédient notablement à ces inconvénients et permettent de limiter la corrosion à un élément défini pouvant etre interchangeable, et ce, d'une manière sùre et peu onéreuse. Ils limitent l'entartrage à ce seul élément et par suite augmentent sans commune mesure la durée de vie de l'essentiel de l'appareil. Ils réduisent son prix de fabrication par l'utilisation, entre autres, de résistances à contact direct ,telles que thermoplongeurs. Ils permettent d'obtenir rapidement une quantité d'eau chaude limitée aux besoins immédiats sans réchauffer la masse totale. Un des dispositifs, objet de l'invention, tient dans l'interpo- sition entre l'eau à réchauffer non traitée et une masse d'eau trai tae,d'une paroi thermiquement perméable et résistant à l'oxydation. Dans un chauffe-eau à accumulation vertical, la gaine traverse le corps du réservoir suivant l'axe vertical. Le ou les diamètres, la forme, le métal et les épaisseurs du dit métal, de la gaine, seront déterminés de manière à assurer une per méabilité thermique suffisante pour permettre un débit d'eau chaude instantané normal. Les expériences faites montrent que dans les cas courants de chauffe-eau à accumulation pour utilisation domestique, la gaine peut être cylindrique et que son diamètre doit être compris entre le tiers et la moitié du diamètre interne du réservoir où elle se trouve et ce, pour des gaines construites en acier métallisé ou non, en acier inoxydable ou en cuivre. L'eau de consommation circule à l'intérieur de la gaine. La corrosion ou les risques de corrosion seront limités à la paroi interne de la gaine. I1 en est de même pour l'entartrage, qui sera très limité même avec une eau très dure, compte tenu que la dite eau dure de consommation n'est pas en contact avec les points très chauds constitués par les corps des résistances de chauffe et leur gaine ou avec les échangeurs thermiques. Ces échangeurs de tous types sont immergés dans la partie basse du fluide intermédiaire se trouvant dans la chambre comprise entre paroi interne du réservoir et externe de la gaine. Bien entendu,le réservoir lu-meme est isolé thermiquement (laine de verre par exem ple) pour éviter les déperditions, l'ensemble étant carrosé. Le fluide intermédiaire de la chambre annulaire se dilatant, il faudra prévoir dans cette chambre annulaire ou à l'extérieur, un dispositif de dilatation différentiel entre eau et réservoir,tel que, non limitativement : vase d'expansion, chambre d'expansion préssurisse etc ... L'un des avantages de l'invention est de limiter la pression dans l'enceinte de la chambre annulaire. Seule, la gaine peut être soumise à des pressions plus élevées, mais sa technologie de fabrication lui permet de résister aux dites pressions pluE facilement et pour un coùt de fabrication réduit. Si cela s 'avère nécessaire, il faudra prévoir un dispositif de dilatation différentiel sur la gaine. I1 sera placé dans la partie haute de la gaine, ce, pour favoriser accessoirement les échanges, dans le cas d'un soufflet. Cet exemple n'est pas limitatif. La mise en place de la gaine peut & re fixe, semi-fixe ou démontable. Dans les deux premiers cas, il serait judicieux de prévoir un moyen de nettoyage de l'intérieur de la gaine, par la mise en place par exemple de trappes de visite démontables. Un autre des dispositifs, objet de l'invention est de séparer la source d'énergie principale de la source d'énergie d'appoint. La source d'énergie principale a pour but de réchauffer la masse totale de la chambre annulaire et du liauide à l'intérieur de la gaine. Pour cela, l'apport de chaleur est placé dans la partie basse. Le poids spécifique des liquides se réduit au fur et à mesure de l'élévation de température ,le liquide à l'intérieur du ballon sera plus chaud dans la partie haute que dans la partie basse. Si l'on ne chauffe que la partie haute du ballon, la partie basse restera froide. En chauffant la partie basse, c'est l'ensem ble du liquide qui est chauffé. En ne chauffant, à titre d'appoint, qu'un volume réduit,situé bien entendu dans la partie haute, on obtient une montée rapide en température, une dépense d'énergie réduite et limitée aux besoins. De plus, la régulation, par un thermostat par exemple, est sim ple,rapide et stre. Un des avantages des techniques du présent brevet réside dans le fait que la source primaire de calories étant immergée dans un liquide passivé, on peut utiliser ces systèmes Pour l'énergie électrique, résistances directes, sous réserve qu'elles soient blindées, tels que thermoplongeurs. Pour les échangeurs autres, des installations d'une technologie simple avec des matériaux courants et peu onéreux. A titre d'exemple de principe d'application, la figure 1 montre une possibilité d'utilisation sans aucun esprit limitatif. L'appareil est composé d'un réservoir 1 en tôle noire, avec une gaine intérieure en acier inoxydable 2, dont le diametre est égal aux 4/10 du diamètre interne du corps réservoir. Une chambre annulaire S est ainsi formée, dans laquelle se trouve un liquide thermique- 4, ici de l'eau passivée. L'eau d'utilisation entre froide en 5 et sort à la température voulue en 6. L'eau passivée est chauffée de nuit, ainsi que l'eau contenue dans la gaine, par des résistances blindées du type thermoplongeur 7. La puissance et le nombre de ces résistances sont fonction des résultats désirés. Ils sont commandés par thermostats. Une résistance du m8me type, de Fuissar-ce désirée, est mise en appoint 8 dans le haut du ballon, et est commandée par un thermostat. 12 L'ensemble est isolé thermiquement 9 et carrossé.10 Un jeu de robinets de mise à l'air libre et de remplissage 11, ainsi qu'un vase d'expansion 13 interne ou externe, un robinet de vidange 14 et de soupape de sécurité 15 sont au minimum nécessaires Sur le corps de la gaine, dans la partie haute, il est prévu un joint de dilatation différentiel, si nécessaire. La figure 2 est le meme modèle en position horizontale ou mixte. L'axe du corps de la gaine est placé au -dessus de l'axe du réservoir. La présente invention est applicable au réchauffage et au chauffage de tous fluides ou liquides, par accumulation. bulle est particulièrement intéressante dans le chauffage de l'eau domestique par accumulation. Le liquide de la chambre annulaire peut ètre de l'eau ou tout fluide thermique. Le moyen de chauffe de ce liquide est électrique ou par échangeur thermique. I1 doit être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et quelle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tout autre équivalent. - REVENDICATIONS 1. Système de chauffage de fluide par accumulation, caractérisé par I1 adjonction d'une gaine interne thermiquement perméable, limitant les problèmes de corrosion et d'entartrage. 2. Système suivant revendication 1 ,caractérisé en ce que l'apport de chaleur peut être fourni par résistances électriques, échangeur de toutes sortes et tous combustibles, de manière directe ou indirecte. 3.Système suivant une des revendications précédentes, caractérisé par l'adåonction dans la partie haute d'une source de chaleur assurant un réchauffage d'appoint sans chauffeur la masse. 4. Système suivant une des revendications précédentes, caractéri sé par l'utilisation de fluide thermique quelconque dans la chambre annulaire, indépendant du fluide quelconque à réchauffer. 5. Système suivant une des revendications précédentes, caractéri sé par la position désaxée de la gaine assurant un fonctionnement correct en position horizontale ou mixte, ou position axiale indifférente en position verticale. 6. Système suivant une des revendications précédentes, caractéri sé par un dispositif de dilatation différentiel de la gaine. 7. Système suivant une des revendications précédentes, caractéri sé en ses possibilités d'utilisation comme ballon d'accumulation incorporé à toute chaudière de chauffage central. 8. Système suivant une des revendications précédentes, caractéri sé en ses possibilités d'utiliser des sources de chauffage différen tes et concomitantes. 9. Système suivant une des revendications précédentes, caractéri sé par ses possibilités de commande et régulation par thermostat. 1 0. Système suivant une des revendications précédentes, caractéri sé par la limitation de la pression sur le ballon externe par rapport à la partie intérieure de la gaine.