Brevet FR2475698A1 — publié le 19810814

La présente invention se rapporte à une installation de chauffage urbain en vue d'en assurer à partir d'un fluide de distribution urbaine les besoins de chauffage central et d'eau chaude sanitaire, notamment de logements individuels. I1 convient tout d'abord de rappeler que le chauffage urbain est ne de la constatation du rendement peu éleve des centrales thermiques et nuclÉaires, en raison des pertes en énergie primaire plus particulierement par rejet d'eau de refroidissement et il est proposé de faire usage des eaux de rejet pour assurer certains besoins industriels et de chauffage des habitations. Le principe du chauffage urbain est schématisé par l'installation représentée par la figure 1 des dessins ci-joints, laquelle comporte les éléments principaux suivants 1: centrale électrique à production combinée 2 : centrale de détente pour amener le fluide urbain à la température et à la pression voulue 3 tuyauteries de distribution du fluide urbain 4; cellules individuelles de transformation, chaque cellule comprenant - un compteur de chaleur pour déterminer la con sommation de chaque utilisateur - un échangeur de chaleur : fluide urbain - fluide de chauffage - un échangeur de chaleur : fluide urbain - fluide sanitaire - un ensemble de régulation. Dans ces installations, le fluide urbain est constitué en général par de l'eau dont la température peut varier de 95 à ll00C. Cette eau est distribuée à des pressions de l'ordre de 3 à 5 bars. La présente invention a pour but de réaliser une cellule individuelle répondant aux buts ci-après - Réduire au minimum les pointes de consommation de chaleur - Eviter la liaison directe entre le fluide urbain et l'eau chaude sanitaire - Eviter tout entretien systématique et réduire au minimum les risques d'entartrage - Assurer à partir d'un seul appareil les besoins en chauffage central et en eau sanitaire afin de ré duire au minimum les pertes de chaleur à l'ambiance de l'ensemble et de simplifier les organes de ré gulation. En vue de la réalisation de ces buts, l'installation objet de l'invention se distingue en ce qu'elle comprend comme éléments essentiels des cellules individuelles formées chacune de trois réservoirs dont l'un situé à l'intérieur des deux autres est destiné à contenir uneréserve d'eau sanitaire et sert d'accumulateur et autour duquel est prévu un réservoir intermédiaire qui contient le fluide de l'installation de chauffage central et est entouré par un- réservoir extérieur contenant le fluide urbain. La figure 2 donne le schéma de principe d'une cellule individuelle réalisée suivant l'invention. Une telle cellule est constituée par trois réservoirs A. un réservoir intérieur (paroi 5) Ce réservoir est destiné à contenir la réserve d'eau chaude sanitaire. A titre d'exemple, il est construit en tièrement en acier inoxydable. B. un réservoir intermédiaire (paroi 6) Ce réservoir contient le fluide de l'instal lation de chauffage central. Ce fluide est chauffé par le fluide urbain qui circule autour (paroi 7) C. Reservoir extérieur : contient le fluide urbain. Une caractéristique importante est que les parois 5 et 6 comportent en général des moulures ou nervures 8 ou des ondulations ou des déformations destinées à augmenter la surface d'échange thermique, à empêcher l'adhérence du tartre et à augmenter la résistance à la pression. On réalise donc ainsi une cellule que l'on doit considérer comme un double échangeur-accumulateur. Sur la figure 2, on peut suivre aisément les parcours des fluides F-.U. - fluide urbain F.C.. - fluide chauffage F.S. - fluide sanitaire. Le cycle du transfert de chaleur est - entrée du chauffage urbain - différence de tO entre entrée et sortie + 100C - transfert de la chaleur du fluide urbain vers le fluide chauffage. Chute de température comprise entre 10 et 200C - transfert de la chaleur du fluide chauffage vers l'accumulateur d'eau chaude. L'équilibre de la température des deux fluides est atteint après + 70 minutes au départ d'un'iStallan d'eau chaude fixid. On comprend qu'une telle cellule prévue dans une telle installation répond aux buts indiqués ci-dessus. I. Réduire au minimum les pointes de consommation de chaleur. Grâce aux nowelles normes en matière d'isolation des logements,il est fréquent que des habitations individuelles aient des puissances instantanées en eau chaude sanitaire supérieures aux besoins en eau chaude nécessaire pour le chauffage central. Cette puissance instantanée pour l'eau chaude peut etre fortement réduite si l'on fait usage comme prévu dans l'invention d'un accumulateur d'eau chaude au lieu de l'échangeur instantané habituellement utilisé. En effet, les besoins en eau chaude sanitaire sont très inégalement répartis tout au long de la journée et les pointes se produisent en général le matin de 7 à 9 h. et le soir de 17 à 20 h. On dispose par cpnséquent de plusieurs heures pour recharger l'accumulateur d'eau chaude sani taire. Grâce à l'invention, la puissance nécessaire aux besoins de production d'eau chaude sanitaire peut etre ramenée de 29 à 6,5 kW par ménage. Ceci a un effet considérable sur le dimensionne ment des tuyauteries de distribution et il résulte une réduction sensible de l'investisse ment et une diminution des pertes de distribution. II. Pas de liaison directe entre le fluide urbain et l'eau chaude sanitaire. Le fluide urbain ayant été préalablement traité en vue notamment de le rendre non agressif pour la bonne conservation du réseau. Il existe un risque de pollution de l'eau sanitaire par le fluide urbain. Grâce à l'invention, il existe un fluide inter médiaire entre le fluide urbain et le fluide sanitaire. III. Eviter tout entretien systématique et réduire au minimum les risques d'entartrage. Les deux échangeurs de chaleur prévus. suivant l'invention sont des appareils statiques à grand volume qui ne nécessitent aucun entretien. L'accumulateur d'eau chaude sanitaire est réali sé en acier inoxydable pour éviter tout risque de corrosion et comporte un grand nombre de mou lures qui ont pour effet notamment d'empecher toute adhérence du tartre contenu dans l'eau de distribution. Le rendement de l'installation restera donc stable dans le temps. IV. Assurer à partir d'un seul appareil les besoins en chauffage central et en eau chaude sanitaire afin de réduire au minimum les pertes de chaleur à l'ambiance de l'ensemble et de simplifier les organes de régulation. Des essais méthodiques ont permis de fixer différentes performances justifiant les avantages techniques de l'invention. La figure 3 représente un schéma de raccor dement de la--cellule- suivant l'invention. Sur cette figure on a reporté les références de la figure 2 avec en plus 9 Dispositif de comptage du fluide urbain (calorimètre) 10 Circulateur de chauffage 11 Radiateurs de chauffage 12 Appareils sanitaires. Exemple de régulation A. Lorsqu'il y a demande de chaleur au circuit de chauffage, le thermostat d'ambiance ouvre la vanne magnetique située sur -le circuit de chauffage et le circulateur 10 du circuit chauffage s'enclenche. B. Lorsqu'il y a demande de chaleur au ballon d'eau chaude, la sonde de température de celui-ci ouvrira la vanne magnétique (M). Celle-ci restera ouverte aussi longtemps que la température de consigne du ballon d'eau chaude ne sera pas atteinte. C. En cas de demande simultanée de chaleur dans le circuit chauffage et dans le circuit du ballon d'eau chaule,la priorité sera donnée au réchauffage de ce dernier. -Calcul des corps de chauffe - radiateurs ou convecteurs Le calcul sera effectué en prenant pour base la température de sortie de l'échangeur de chaleur chauffage. Cette température sera généralement inférieures de 20"C à la température d'entrée du fluide urbain. Ceci entraînera une augmentation de la surface de chauffe des radiateurs ou convecteurs par rapport à une installation traditionnelle. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art à l'installation qui vient d'etre décrite uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Installation.de chauffage urbain en vue d'assurer à partir d'un fluide de distribution urbain -les besoins de chauffage central et d'eau chaude sani taire.caractérisée en ce qu'elle comprend comme éléments essentiels des cellules individuelles (4) formées chacune de trois réservoirs dont l'un situé à l'in térieur des deux autres est destiné à contenir une réserve d'eau sanitaire et sert d'accumulateur et autour duquel est prévu un réservoir intermédiaire qui contient le fluide de l'installation de chauffage central et est entouré par un réservoir extérieur contenant le fluide urbain. 2. Installation de chauffage urbain suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les parois (5 et 6) du réservoir intérieur et du réservoir extérieur comportent des nervures ou des moulures (8), des déformations, ondulations 3 "Procédé de chauffage urbain au moyen d'une 'ooi installation suivant la revendication 1, caractérisé en ee qu'il met en oeuvre le cycle de traufert~de chaleur suivant: - entrée du chauffage urbain - transfert de la chaleur du fluide urbain vers le fluide de chauffage - transfert de la chaleur du fluide de chauffage vers l'accumulateur de chaleur. 4 - Cellule-individuelle pour installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est formée de trois réservoirs dont l'un situé à l'intérieur des deux autres est destiné à contenir une réserve d'eau sanitaire et sert d'ac cumulateur et autour duquel est prévu un réservoir intermédiaire qui contient le fluide de l'installa tion de chauffage central qui est entouré par un réservoir extérieur contenant le fluide urbain.