Brevet FR2383398A1 — publié le 19781006

L'invention a pour objet l'amélioration des échanges thermiques entre un fluide primaire provenant d'une chaudière et un fluide secondaire constituant l'eau sanitaire contenue dans un réservoir d'accumulation. Dans les réservoirs d'accumulation destinés à fournir l'eau chaude sanitaire à la demande de l'usager, il y a transfert d'énergie calorifique entre un fluide dit fluide primaire provenant d'une chaudiere et le fluide secondaire constituant l'eau sanitaire ; dans la plupart des realisations connues le fluide primaire circule dans un serpentin noyé dans la masse d'eau à chauffer, du réservoir, suivant des cheminements alternés et sinueux. Pour que les échanges thermiques entre le fluide primaire et le fluide secondaire soient bons il faut non seulement que les surfaces d'echange soient importantes (d'ou la nécessité de serpentins) mais aussi il faut augmenter les vitesses de l'eau sanitaire au contact de ces surfaces d'échange. On connait des realisations qui consistent à loger le serpentin de fluide primaire sur toute la hauteur du réservoir et à faire en sorte que dès le début du soutirage d'eau sanitaire, la puissance de chauffe se déclenche des que possible pour éviter que l'eau froide de remplacement ne diminue la température de l'eau stockée dans le réservoir, au-dessous d'une valeur admissible ; mais si le puisage est important, le refroidissement de l'eau sanitaire est inévitable, et l'on sait que le rendement, par exemple en été, est particulièrement mauvais quand l'eau primaire est au centre. Pour pallier à ces inconvenients, l'invention propose des perfectionne ments qui ont pour objet d'augmenter les surfaces d'echange thermique entre les deux fluides grâce à une recirculation forcée de l'eau froide de remplacement dans le réservoir. Selon l'invention l'eau sanitaire de remplacement est canalisée depuis la partie inférieure du réservoir jusqu'à la partie supérieure, puis sur les surfaces latérales dudit réservoir à l'extérieur du serpentin avant de terminer son réchauffage au centre du réservoir, cette recirculation d'eau étant assurée par un conduit central et un jeu de chicanes améliorant l'efficacité de l'échange thermique entre le fluide primaire et l'eau sanitaire. D'autres caractéristiques particulières et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante d'exemples de realisation en référence aux dessins annexés qui représentent : - figure 1 : une vue schématique en coupe d'un échangeur à recirculation - figure 2 : une variante de réalisation utilisant des chicanes. Le réservoir d'accumulation cylindrique 1 renferme un serpentin 2 contenant le fluide primaire qui est alimenté par la canalisation d'arrivée 3 avec retour vers une chaudière non représentée par la canalisation 4. Le réservoir est rempli d'eau sanitaire dont la sortie puisage s'effectue par le conduit 5. L'eau de remplacement pénètre à la base du réservoir par le conduit d'alimentation 6. Dans le cas illustré à la figure 1 ce conduit débouche à la base d'un conduit central 7 dont la partie inferieure de forme évasée déborde tout autour du conduit 6. Le conduit central 7 s'évase également à la partie superi- eure jusqu'au serpentin 2. Un petit flotteur 8 loge dans le conduit central est immobilisé en butée contre les bords du conduits, légèrement au-dessus de la partie evasée. Enfin un thermostat à canne 9 est logé dans le conduit central comme représenté. Au moment d'un puisage d'eau sanitaire par le conduit 5 l'eau de remplacement pénètre dans le réservoir par le conduit 6. S'il yapeu de debit cette eau froide va passer directement dans le réservoir au niveau de la partie évasée du conduit central, le flotteur étant bloqué en position inférieure empêchant l'eau froide de pénétrer dans le conduit central ; il ne se produit denc.pas de signal thermique sur le thermostat à canne. Par contre des que le débit de puisage dépasse une valeur prédéterminée, la pression de l'eau de remplacement 5,exerçant dans le conduit central soulève le flotteur 8 et atteint la partie supérieure du reservoir.L'eau est ensuite orientée comme le montrent les flèches vers l'extérieur du serpentin 2, et l'eau froide agissant ainsi sur le thermostat à canne commande l'alimentation du serpentin en fluide primaire chaud. L'eau sanitaire froide ainsi "recirculeen dans le réservoir est canalisee le long du serpentin 2 avant de revenir par a partie inférieure au centre du réservoir, en remplacement de l'eau chaude puisée par le conduit 5. Cet disposition a un double mérite. D'une part les pertes thermiques à la surface externe du réservoir sont diminuées puisque c'est de l'eau tiède, voir froide qui longe ces parois ; d!autre part cette recirculation forcée de l'eau de remplacement le long du serpentin améliore les échanges thermiques entre le fluide primaire et l'eau sanitaire. Celle-ci termine son rechauffement au centre du ballon. On obtient ainsi une diminution de la consommation d'entretien et une augmentation de l'efficacité de l'échange thermique entre les deux fluides. La figure 2 montre une variante de réalisation dans laquelle on ajoute intérieurement au reservoir une paroi cylindrique 10 exterieure au serpentin et ouverte à sa base. Cette paroi canalise l'eau de remplacement au plus près du serpentin et diminue encore les pertes thermiques à l'extérieur du réservoir. Une chicane il formée d'une enveloppe cylindrique ouverte vers le haut est en outre prévue à l'interieur du serpentin pour obliger l'eau de remplacement à mon ter dans la partie intérieure du réservoir en longeant le serpentin avant d'atteindre la partie centrale ou se trouve l'orifice du conduit de puisage 5. Grâce à ces dispositions, dont des variantes peuvent être réalisées sans sortir du cadre de l'invention les vitesses d'eau sanitaire au contact des surfaces d'échange sont augmentées ainsi que le rendement de l'appareil. REVENDICATIONS 10) - Dispositif d'amélioration des echanges thermiques dans un réservoir d'ac cumulation pour production d'eau chaude sanitaire caractérisé par le fait que l'eau sanitaire de remplacement pénétrant par la base du réservoir est d'abord canalisée en totalité ou en partie jusqu'à la partie haute du re- servoir par un conduit central 7, puis est orientee vers les surfaces la térales du reservoir a l'extérieur du serpentin 2 avant datteindre par le bas la partie centrale du réservoir ou débouche le conduit de puisage d'eau sanitaire 5. 2 ) - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la partie inférieure du conduit central 7 est évasée autour de I'aabauchure du con- duit 6 d'arrivée d'eau sanitaire de remplacement pour qu'une fraction de cette dernière puisse gagner directement la partie central du réservoir sans effectuer le parcours par le conduit central. 30) - Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérise par le fait qu'un flotteur 8 est logé dans le conduit central 7 et en butée contre les bords du conduit. 4 ) - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'un thermos tat a canne 9 est disposé a l'intérieur de la partie supérieure du conduit central 7. 50) - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le reser- voir 1 comporte une paroi cylindrique interne 10 disposée extérieurement au serpentin 2 et ouverte a sa base. 60) - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le réser voir 1 renferme une chicane Il formée d'une enveloppe sylindrique ouverte vers le haut et prévue a l'interieur du serpentin 2.