Brevet FR2446453A1 — publié le 19800808

La présente invention concerne un chauffe eau du type L "accumulation" permettant d'utiliser comme énergie les calories produites par un groupe frigorifique b compression. Elle permet une production d'eau chaude gratuite tout en améliorant le fonctionnement du sytème frigorifique principalement en été. Ce chauffe eau st destiné à être adapté sur des installations existantes sans modification importante. Elle intéressera les condenseurs refroidis priacipalement par l'air. Tant que l'énergie était bon marché, il était plus économique de concevoir des appareils adaptés L chaque besoins qu os soient en production de froid ou de chaud. Depuis que l'énergie est devenue chère, il est inté- ressant d'utiliser on récupération les calories produites par la oonden- sation des vapeurs des réfrigérants des groupes frigorifiques. Des systèmes existent tel celui faisant l'objet du brevet français 2 346 644 déposé par la société dite : Paul MUELLER COMPANY.D'autre plus simples, déjà exploites actuellement récupèrent les calories dans des chauffe eau dérivés du système des dhauffe eau électriques à accumulation ou les résistances électriques ont été remplacés par un serpentin dans lequel circule le rd- frigérant sortant du compresseur. L'éfficacité de ce procédé est satisfaisante mais il présente dee inconvénients.D'une part, pour éviter le problème d'électroposivité entre métaux, il est indispensable d'utiliser des matériaux bien sélectionnés souvent nobles et ohers qui augmentent le prix de revient. t'autre part, pour détartrer l'échangeur, il est indispensable de prévoir à la construction de l'appareil une ouverture démontable pour avoir accés au serpentin. La conception du chauffe eau suivant la présente invention permet d'utiliser pour sa construction des matériaux courants, bons marches ne présentant pas de réaction d'électroposivité. La sasse interne n'étant pas renouvelée, l'entartrage à l'intérieur du ballon est éliminé et sa cons- truction s'en trouve simplifiée. Ce chauffe eau de construction simpl permet un abaissement très sensible du coft de fabrication et facilite ainsi l'amortissement des installations tout en apportant dos garanties supérieures de fiabilité. À l'exploitation pour détartrer un chauffe eau électrique il est relativement facile de démonter les résistances électriques et leurs supports. Dans les ohauffe eau de récupération connus à ce jour et dérivés des chauffe eau électriques, il sera plue délicat d'intervenir sur le circuit frigorifique beaucoup plus fragile. Avec le système présentement décrit, le détartrage pourra s'effectuer uniquenent de l'extérieur sans démontage. L'appareil objet de l'invention comprend un ballon en acier (1) entièrement soudé contenant une IraPse accumulatrice de calories oomposées de liquides et de solide. A l'intérieur s. trouve deux échangeurs (2) et (3) correspondants b deux circuits complètement indépendants.Le serpentin (2) forme 1. circuit primaire dans lequel oircule le réfrigérant du système frigorifique, il est réalisé en tube cuivre de section 1/2 pouce, équivalent à 10/12m/m sá long@eur est telle qu'elle permet d'obtenir une surface d'échange suf fisante pour refroidir le fluide caloporteur au dessous de som point de condensation afin de récupérer le maximum de oalories. Le second serpentin (3) forme le circuit secondaire dans lequel oiroule l'eau a chauffer.L'eau froide entre par le raccordement du bu (5) et se réchauffe progressivement pour être disponible i la sortie (6) dans le haut de l'appareil. Ce circuit est également en cuivre de section et de longueur appropriées aux débite et température désirées. Les raccords d'entrée et de sortie présentent i l'extérieur du ballon des piquages filletés et bouchonnés pour permettre de détartrer ce cirouit le cas échéant.La masse intérieure combinés t liquide solide a deux fonctions, transmettre activement les calories d'un chan- geur b l'autre et accumuler le arisum de ces calories. Cette masse est constituée principelement par t de l'eau, un ou des liquides dont les points de vaporisation sont situés dans une plage de température de 200 à 60 et plus particulièrement entre 24 et 48 pour faciliter la circulatien de l'eau et transmettre rapidenlent les calories à toute la masse. Afin d'augmenter les possibilités d'absorption calorifique de cette masse, il y est ajouté des matériaux liquides ou solides dont le changement détat permet d'accumuler ou de restituer une quantité importante de calorie et cela dans une plage de température de 30 50.. Sur le ballon est aménagé un orifice de remplissage (7) prolongé à l'intérieur par un tube permettant de réserver un volume libre afin d'éviter une surpression lors de la dilatation de la masse. que vanne (8) permettra de faire un vide partiel pour faciliter la gazeifioation des liquides. Sur la sortie de l'eau chaude u l'extérieur du ballon sur l'@ changeur secondaire ert aménagé en dérivation un tube vertical (9) long de quelques centimètres fermant un vase d'expansion pour permettre la dilatation de l'eau contenue dans ce serpentin. La pose d'une vanne de sécurité obligatoire sur les autres chauffe eau devient inutile sur celui du présent brevet et économise non seulement cette vanne spéciale mais supprime les inconvénients qu'elle entrain. s évacuation de l'eau rejetée fuites. Ce chauffe eau objet de l'invention sera rentable dans tous les cas ou les besoins en eau chaude de 300 à 600 seront proportionnés aux besoins en frigories. Des applications particulièrement intéressantes pour les exploitations agricoles, les commerçants négociant en fruits et primeurs bouchers, charcutiers, pâtissiers, restaurateurs... Dans tous les cas d'installation, il sera possible d'alimenter les chauffe eau traditionnels en eau préchauffee par cet appareil et d'économiser ainsi ltequivalent d'e- nergie noble. REVENDICATIONS 1 - Dispositif économique de production d'eau chaude par prélèvement de calories sur le fluide caloporteur d'un système frigorifique dans les limites d'une plage de 200 à 600 caractérise Far la construction simFl2- fiée d'un réservoir renfermant une masse accumu atrice de calories en contact de deux échangeurs dont le premier apporte les calories récupérées et le second permet de disposer de ces calories. 2 - Dispositif de production d'eau chaude selon la revendication 1 caractérisé par l'utilisation pour sa construction de matériaux très courants et bons marché; tels qu'acier pour le réservoir et cuivre pour les serpentins permettant un co6t de réalisation réduit et par conséquent une rentabilité très intéressante de l'investissement. 3 - Dispositif de production d'eau chaude selon les revendications 1 et 2 caractérisé par ltemploi pour sa construction de matériaux ne présentant pas de réaction d'électroposivité entre eux garantissant ainsi la fiabilité dans le temps. 4 - Dispositif de production d'eau chaude selon las@evendications I et 2 caractérisé per une construction hermétique dans laquelle les composants internes n'tant pas renouvelés il n1y aura pas d'oxydation ni de dépôt calcaire dans le réservoir. 5 - Dispositif de production d'eau chaude selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'échangeur du circuit primaire doit avoir une sur face d'échange suffisante pour permettre de refroidit le fluide caloporteur ds système frigorifique au dessous de son point de condensation afin de récupérer le maximum de calories. 6 - Dispositif de production d'eau chaude selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'échangeur du circuit secondaire à une surface suffisante pour permettre un échange thermique correspondant aux besoins de l'utilisation. 7 - Dispositif de production d'eau chaude selon la revendication 7 caractérisé en ce que la masse accumulatrice de calories est constituée de la combinaison de matériaux gazeux, liquides et solides répondant à deux fonctions. D'une part, permettre de transmettre rapidement les calories de l'échangeur primaire à l'@changeur secondaire et d'autre part, d'accumuler le maximum de calories dans un volume déterminé. e --Dispositif de production d'eau chaude selon les revelldications I et 7 caractérisé en ce que la masse accumulatrice de calories os constituée d'eau et de prosuits liquides dont les points de Vaporisation sont situés dans une plage de 200 à 600 et plus particulièrement entre 240 et 480 afin d'accélérer les mouvements de cette masse et de faciliter le transfert descalories d'un échangeur à l'autre. 9 - Dispositif de production d'eau chaude selon les revendications 1 et 7 caractérisé en ce que la masse accumulatrioe de calories est cons tituée principaleirent d'eau ayant en additif un ou plusieurs liquides et un ou plusieurs solides ayant la propiété de changer d'état à des températures échelonnées dans les limites de 200 à 600.Le chois de ces composants sera déterminé par l'importance de leur chaleur latente qui apportera une accumulaticn complémentaire de calorie 10 - Dispositif diproduction d'eau chaude selon la revendication I caractérisé en ce que le serpentin secondaire présente sur chaque sortie à l'extérieur du ballon des dérivations disponibles pour permettre un traitement anti-calcaire périodique sans démontage de ltappareil. il - Dispositif do production d'eau chaude selon les revendications 1 et 10 caractérisé en ce que sur la partie haute à la sortie de l'échangeur secondaire, soit à ltintérieur, soit à l'extérieur du ballon pourra être placé en dérivation un tube vertical de quelques centimètres formant un vase d'expansion pour permettre la dilatation de liteau contenue dans le serpentin. 12 - Dispositif de production d'eau chaude selon la revendication 1 caractérisé en ce que sur le ballon est aménage un petit orifice pour le remplissage et que cette ouverture est prolongée vers l'intérieur par un tube pour éviter de remplir complètement le réservoir afin de constituer un volume disponible pour faciliter les dilatations de liquides et les vaporisations sans augmentation importante de la pression. 13 - Dispositif de production doleau chaude selon les revendications 1 et t2 cacacterisé en ce qudil est possible de prévoir une petite vanne sur la partie haute du ballon pour faire un vide partiel dans la poche d'air 14 - Dispositif de production d'eau chaude selon la revendication 1 caractérisé en ce que le réservoir est protège sur la totalité de sa surface par un isolant pour éviter les déperditions de calories.