Brevet FR2439945A1 — publié le 19800523

La présente invention concerne d'une manière géniale la production domestique d'eau chaude sanitaire, c' est-a-dire de liteau qui, dans un foyer, est portée à une température supérieure à celle de liteau de distribution courante et est, si nécessaire, mélangée à celle-ci, pour en ajusteur la température aux besoins, pour tous les usages impliquant un contact humain, qu 'il s'agisse par exemple d'eau proprement sanitaire destinée aux bains ou aux douches, ou qu'il s' agisse d'eau destinée au lavage des légumes ou des sols. Le plus souvent, la production d'une telle eau chaude sanitaire implique, directement ou indirectement, une consommation non négligeable de combustible fossile, qu'elle soit obtenue à l'aide de -chauffe-eau à action instantanée fonctionnant au gaz ou à 1'étricite' , ou qu'elle soit obtenue à l'aide de chauffeeau à accumulation fonctionnant également au gaz, à l'électricité ou au fuel. Les frais d'investissemnt correspondants sont relativement réduits, mais les frais de fonctionnement en sont de moins en moins négligeables, compte tenu du coût propre du combustible fossile mis en oeuvre. Il existe parallèlement des moyens permettant la production domestique d'eau chaude sans consommation de combustible fossile, à l'aide de chauffe-eau solaire, mettant en oeuvre ou non une pompe à chaleur. les frais de fonctionnement en sont faibles, mais les frais d'investissement élevés. Il existe enfin, lorsqu'une source froide extérieure existe à proximité, telle que puits, rivière, lac, nappe souterraine ou autre, la possibilité de chauffer l'eau de distribution courante à l'aide d'une pompe à chaleur fonctionnant entre cette source froide et cette eau de distribution, une telle pompe à chaleur ayant pour avantage de n'impliquer qu'une consommation réduite de combustible fossile. Mais une telle source froide n'est en pratique que rarement disponible. La présente invention a d'une manière générale pour objets un procédé et un dispositif propres à la production domestique, au moindre coût, d'eau chaude sanitaire, à partir d'un flux entrant d'eau quelconque, et, en particulier du flux entrant d'eau de distribution courante usuellement disponible. Elle est fondée sur l'observation que ce flux entrant d'eau de distribution constitue par lui-même une source froide immédia tendent disponible dans chaque foyer. Elle est également fondée sur l'observation que, en pratique, les usages domestiques en eau peuvent être globalement regroupés selon trois critères: Il y a tout d'abord l'eau devant être utilisée chaude, soit directement, soit indirectement, par mélange avec l'eau de distribution entrante; il s'agit presque exclusivement de l'eau à usage proprement sanitaire. Il y a l'eau pouvant être utilisée soit tiède, soit à la température de l'eau de distribution entrante; il s'agit en pratique de l'eau nécessaire à tous les usages à contact humain, tels que lavages des légumes et des sols. Il y a, enfin, l'eau pouvant être utilisée à basse température; il s'agit par exemple del'eau de consommation et de celle utilisée pour rafraichir des légumes ou autres; il s'agit également de l'eau convenant à tout usage hors contact humain, tel que chasse-d'eau, arrosage, lavage extérieur ou autre. Partant de ces observations, il est proposé, suivant 1' invention, d'extraire de la chaleur du flux entrant d'eau de distribution courante, et d'utiliser cette chaleur pour le chauffage de l'eau sanitaire recherchée. Pour ce faire, suivant l'invention, on dérive du flux entrant d'eau de distribution deux parties, à savoir une première partie, qui est destinée à former de l'eau très froide, et dont on extrait de la chaleur, et une deuxième partie, qui est destinée à former l'eau chaude recherchée, et à laquelle on transfère la chaleur préalablement extraite de la précédente, cette extraction de chaleur et son transfert étant assurés par une même pompe à chaleur. Ainsi, suivant l'invention, on adjoint au réseau d'eau de distribution courante, d'une part un réseau d'eau très froide, destinée aux usages n'impliquant pas un contact humain, et d' autre part un réseau d'eau chaude, destinée aux usages sanitaires impliquant un tel contact, soit directement, soit par mélange avec l'eau de distribution courante. L'installation nécessaire pour un foyer domestique, à peine plus encombrante qu'un réfrigérateur ménager, est avantageusement susceptible d'être à l'origine d'une économie d'énergie sensible, dont l'importance est fonction du type du chauffe-eau auquel elle peut se substituer. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence au dessin schématique annexé dont la figure unique est un bloc diagramme d'un dispositif suivant l'invention. Sur cette figure unique, on a schématisé en 10 le réseau de distribution d'eau courante usuellement disponible dans n'importe quel foyer. Suivant l'invention, on dérive du flux entrant délivré par ce réseau deux parties, à savoir, par une canalisation 11, une première partie destinée à l'alimentation d'un premier réservoir tampon 12, et, par une canalisation 13, une deuxième partie, destinée à l'alimentation d'un deuxième réservoir tampon 14, et on extrait de la chaleur de l'eau contenue dans le réservoir tampon 12 pour la transférer à l'eau contenue dans le réservoir tampon 14e De préférence, cette extraction et ce transfert de chaleur sont assurés par une même pompe à chaleur, désignée dans son ensemble par la référence générale 15 sur la figure. La technologie d'une telle pompe à chaleur est bien connue, et, ne faisant pas partie de la présente invention, mais relevant au contraire de I'hormme de métier, elle ne sera pas décrite en détail ici. Il suffira de préciser que, de manière usuelle, elle comporte, sur un circuit de circulation contrôlé par une pompe 16 commandée par exemple par un moteur électrique, un évaporateur 17 et un condenseur 18. Entre l'évaporateur 17 etb condenseur 18 il est en outre usuellement prévu soit un capillaire 19 ou tout autre moyen d' étranglement, tel que représenté, soit par exemple une soupape de décharge. Quoi qu'il en soit, suivant l'invention, l'évaporateur 17 est placé dans le premier réservoir tampon 12, et le condenseur 18 est placé dans le deuxième réservoir tampon 14. Ainsi, lorsque la pompe à chaleur 15 est en action, l'eau contenue dans le réservoir tampon 12 se refroidit tandis que l'eau contenue dans le réservoir tampon 14 se réchauffe. De ce fait, suivant l'invention, ces réservoirs tampons 12 et 14, qui sont chacun individuellement alimentés en eau de distribution courante, peuvent servir, le premier, à alimenter, par une canalisation 20, un réseau d'eau très froide, et le deuxiè- me, par une canalisation 21, un réseau d'eau chaude. L'eau sanitaire recherchée peut être formée soit directement par cette eau chaude, soit un mélange de celle-ci avec l'eau de distribution courante délivrée par le réseau 10. De préférence, et tel que schématisé en traits interrompus sur la figure, la pompe à chaleur 15 est asservie à deux thermostats, l'un, 22, réglé à une température relativement basse et sensible à la température régnant dans le réservoir tampon 12, l'autre, 23, réglé à une température relativement haute, et sensible à la température régnant dans le réservoir tampon 14. Par exemple, le thermostat 22 peut être réglé à 2 ou 30C, et interrompre le fonctionnement de la pompe à chaleur 15 endessous d'une telle température, pour éviter que l'eau contenue dans le réservoir tampon 12 ne vienne à geler. Par exemple également, le thermostat 23 peut être réglé à une température de l'ordre de 40 à 500, qui est la température maximale actuellement pratiquée pour les pompes à chaleur de type usuel. Bien entendu, si désiré, l'eau chaude délivrée par le réseau 21 suivant l'invention peut être transférée à un chauffe-eau électrique à accumulation par exemple, pour en porter la température, si nécessaire, à une valeur supérieure, de l'ordre de 50 a 600C par exemple. Cette eau, si désiré, peut également servir non seulement aux usages sanitaires, mais encore au chauffage des locaux. Quoi qu'il en soit, par la récupération de calories gratuites et usuellement perdues, qu'elle autorise, l'installation suivant l'invention permet une notable économie d'énergie par rapport à un chauffe-eau traditionnel. Pour que cette récupération soit maximale, il est prévu, suivant un développement de l'invention, de mettre le réseau d'eau très froide 10 sous le contrôle d'un thermostat sensible à la température régnant dans le réservoir tampon 12 et n'autorisant l'accès au contenu de celui-ci que lorsque la température de ce contenu n'atteint plus effectivement que 2 ou 30C. Quoi qu'il en soit, pour l'usager, le réservoir tampon 12 constitue avantageusement une réserve d'eau froide, et le réservoir tampon 14 une réserve d'eau chaude. En pratique, pour la plupart des foyers, il est avantageux de prévoir pour le réservoir tampon 12 une contenance double de celle du réservoir tampon 14. Par exemple, pour un foyer de quatre personnes, le réservoir tampon 12 pourra être limité à environ une centaine de litres, tandis que le réservoir tampon 14 pourra être limité à environ une cinquantaine de litres. Dans ce cas, l'installation suivant l'invention, dans son ensemble, est à peine plus encombrante qu'un réfrigérateur de type usuel, et la puissance de la pompe à chaleur 15 qui doit l'équiper est de l'ordre de 300 watts. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à la forme de mise en oeuvre décrite et représentée, mais englobe toute variante d'exécution. En outre, son domaine d'application n'est pas limité au cas où le flux d'eau entrant traité est le flux usuel d'eau de distribution courante; au contraire,et notamment dans le cas où le coût d'un tel flux d'eau de distribution courante est prohibitif, elle peut s'étendre au traitement de n'importe quel autre flux d'eau entrant, et par exemple à un flux d'eau entrant en provenance d'eaux de refroidissement des centrales nucléaires, d'eaux de ville, d'eaux de pompage dans une rivière, un étang ou un puits, ou autres, canalisées à cet effet. REVEDICATIONS 1.- Procédé pour la production domestique d'eau chaude sanitaire à partir d'un flux entrant d'eau, et, en particulier, du flux entrant dbau de distribution courante, caractérisé en ce qu'il consiste à extraire de la chaleur de ce flux entrant, et à utiliser cette chaleur pour le chauffage de l'eau sanitaire recherchée. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que on dérive du flux entrant d'eau deux parties, à savoir une première partie, qui est destinée à former de l'eau très froide et dont on extrait de la chaleur, et une deuxième partie, qui est destinée à former l'eau chaude recherche; et à laquelle on transfère la chaleur préalablement extraite de la précédente. 3.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'extraction de la chaleur et son transfert sont assurés par une même pompe à chaleur. 4.- Dispositif pour la production domestique d'eau chaude sanitaire à partir d'un flux entrant d'eau, et, en particulier, du flux entrant d'eau de distribution courante en application du procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte deux réservoirs tampons distincts, alimentés chacun individuellement en eau de distribution courante, et une pompe à chaleur, dont l'évaporateur est disposé dans un premier desdits réservoirs tampons et dont le condenseur est disposé dans le deuxième de ceux-ci. 5.- Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la pompe à chaleur est asservie à deux thermostats, l'un réglé à une température relativement basse et sensible à la température régnant dans le premier réservoir tampon, l'autre réglé à une température relativement haute et sensible à la température régnant dans le deuxième réservoir tampon. 6.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4, 5, caractérisé par l'adjonction conjointe, au réseau d'eau de distribution courante, d'une part d'un réseau d'eau très froide alimenté par le premier réservoir tampon, et d'autre part d'un réseau d'eau chaude, alimenté par le deuxième réservoir tampon. ?.- Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le réseau d'eau très froide est sous le contrôle d'un thermostat sensible à la température régnant dans le premier réservoir tampon, 8.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le volume du premier réservoir tampon est environ le double de celui du deuxième réservoir tampon.