Brevet FR2500914A1 — publié le 19820903

CHAUFFE-EAU A RECUPERATION D'ENERGIE L'invention concerne un chauffe-eau mixte à accumulation, à récupération d'énergie pendant la journée, permettant d'utiliser au maximum l'énergie récupérable disponible tout en assurant, en cas d'insuffisance de celle-ci, la réserve d'eau chaude correspondant aux besoins à satisfaire. L'invention concerne en particulier les chauffe-eau électrosolaires. Les chauffe-eau à accumulation mixtes électrosolaires comportent un échangeur de calories relié à un capteur solaire et un élément chauffant électrique pour compenser les insuffisances de l'énergie solaire. Dans les chauffe-eau connus, la capacité chauffée électriquement était relativement réduite, ce qui nécessitait de faire fonctionner l'élément chauffant de jour comme de nuit et ne donnait pas une bonne rentabilité compte tenu du coût élevé du courant électrique de jour (heures pleines). Pour n'avoir qu'à utiliser du courant de nuit (heures creuses) on était conduit à installer un chauffe-eau de plus grande dimension qui donnait assez d'eau chaude mais alors la partie du volume intéressée par le chauffage solaire était trop importante, ce qui présentait l'inconvénient de fournir une eau de température insuffisante pour être utilisée directement et l'on était obligé soit d'avoir recours à un complément de chauffe pour obtenir la température souhaitée soit d'augmenter la surface du capteur solaire et par suite l'amortissement. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients en réduisant le volume du chauffe-eau et la surface du capteur solaire au plus juste tout en assurant le confort sans utilisation de courant en heures pleines et en ne nécessitant du courant en heures creuses que lorsque l'ensoleillement est nettement insuffisant. L'invention a pour objet un chauffe-eau à récupération d'éner 'gie pendant la journée notamment du type électrosolaire, comportant une cuve isolée thermiquement contenant un échangeur de calories relié à un circuit de récupération et un élément chauffant électrique, caractérisé par le fait que la cuve du chauffe-eau comporte une partie de volume occupée par la réserve d'eau chaude nécessaire aux besoins journaliers et une autre partie utilisée pour accumuler les calories recueillies par le circuit de récupération, que le chauffage électrique ne chauffe que la partie de volume occupée par la réserve d'eau chaude nécessaire aux besoins journaliers et que la capacité totale du chauffe-eau est choisie égale à environ les 5/3 de la consommation journalière en eau chaude. Selon une caractéristique de l'invention le volume d'eau chauffé électriquement en heures -creuses est sensiblement égal à la consommation journalière. L'invention va être précisée par la description qui va suivre d'un mode préféré de réalisation de l'invention donné, à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé, qui représente un chauffe-eau électrosolaire selon l'invention. La figure représente une cuve de chauffe-eau à accumulation 10 isolée thermiquement dont le volume supérieur 1 1 comporte un élément chauffant électrique 12 situé vers sa partie inférieure et dont le volume inférieur 13 comporte un échangeur 14 relié à un capteur solaire 15 par des tubulures 16 et 17 ; une pompe de circulation 18 permet au liquide caloporteur de céder au travers de 1 1échangeur 14, les calories absorbées dans le capteur 15 à condition que la température du liquide à la sortie du capteur dépasse d'au moins quelques degrés celle de ce même liquide à la sortie de ltéchangeur. Dans ce but, ces températures sont reprises respectivement par des sondes 19, 20 reliées à un dispositif connu de régulation 21, par exemple une commande du type différentiel, qui commande la mise en marche de la pompe 18 lorsque l'écart entre les températures des sondes 19, 20 est positif et supérieur à la valeur choisie. Un clapet anti-retour 22 monté sur le tube 17 empêche, lorsque la température du liquide du capteur est inférieure à celle de ce même liquide à la sortie de l'échangeur, qu'une circulation par thermosiphon ne s'établisse à travers la pompe au repos. L'installation hydraulique comporte un robinet d'arrêt avec vidange 23 monté sur la tuyauterie d'arrivée 24 qui pénètre dans la cuve 10 à la base du volume inférieur 13 par un brise-jet 25 dirigeant 1 'eau entrante vers les couches basses du mélange de façon à éviter de mélanger l'eau froide à l'eau chaude, en obligeant l'eau froide à se répandre en nappe à la partie basse de la cuve. La sortie d'eau chaude s ' effectue à la partie supérieure du chauffe-eau par une tubulure 26. Un vase d'expansion 27 absorbe les dilatations du liquide caloporteur. L'élément chauffant 12 est contrôlé par un coffret de sécurité 28 accessible en enlevant un couvercle 29. Pour obtenir les conditions optimales définies ci-dessus, la capacité totale de la cuve 10 du chauffe-eau est choisie égale à environ les 5/3 de la consommation journalière en eau chaude. Le volume 1 1 chauffé électriquement est environ des 3/5 de la capacité totale. Le volume d'eau chauffé par le courant de nuit est ainsi sensiblement égal à la consommation journalière. Le volume inférieur 13 où se trouve placé l'échangeur 14 est donc d'environ 2/5 de la capacité totale. Les valeurs 5/3 et 3/5 sont choisies suivant l'invention à plus ou moins 10S. Des études ont montré que la consommation d'eau le matin était d'environ 1/3 de la consommation journalière, on se trouve donc au moment où le chauffage solaire devient intéressant avec un volume disponible pour recevoir les calories solaires correspondant à la consommation journalière d'eau chaude. L'échangeur 14, lorsqu'il est en fonctionnement, chauffe essentiellement la partie d'eau la plus froide du chauffe-eau. Suivant la loi de stratification des différentes couches d'eau suivant leurs températures, les couches d'eau s'échauffent lentement sans créer de courants de convection, au dessus de la surface de séparation entre les volumes 11 et 13. Cette surface n'est pas matérialisée et n'est pas fixe. Elle existe pendant le chauffage électrique du volume 11 et se situe alors en 30 ; elle se déplace vers le haut au fur et à mesure des soutirages pour atteindre la position 31 après la consommation matinale correspondant au 1/3 de la consommation journalière mais disparaît dès que le chauffage solaire a été suffisant pour que la température du volume 13 atteigne celle du volume 11. Si le chauffage solaire a été insuffisant au cours de la journée, l'élément chauffant 12 est mis en marche pendant la période d'heures creuses sous la commande d' un thermostat qui contrôle la température du volume supérieur 1 1 du chauffe-eau jusqutà le porter à la température désirée. Le chauffe-eau ne nécessite donc qu'une surface de captage solaire optimum correspondant aux besoins journaliers tout en permettant une élévation de température de liteau suffisante pour ne pas nécessiter un complément de chauffage électrique de jour. Le volume total du chauffe-eau est réduit au plus juste et ne nécessite donc que le minimum de place et d'investissement. Dans une variante de l'invention 1 1échangeur 14 peut être relié à un circuit de récupération comportant un échangeur thermique ou une pompe à chaleur permettant de récupérer une énergie thermique récupérable de jour, par exemple sur activité tertiaire diurne. REVENDICATIONS 1/ Chauffe-eau à récupération d'énergie pendant la journée, notamment du type électrosolaire, comportant une cuve isolée thermiquement contenant un échangeur de calories (14) relié à un circuit de récupération et un élément chauffant électrique (12), caractérisé par le fait que la cuve du chauffe-eau comporte une partie de volume occupée par la réserve d'eau chaude nécessaire aux besoins journaliers et une autre partie utilisée pour accumuler les calories recueillies par le circuit de récupération, que le chauffage électrique ne chauffe que la partie de volume occupée par la réserve d'eau chaude nécessaire aux besoins journaliers et que la capacité totale du chauffe-eau est choisie égale à environ les 5/3 de la consommation journalière en eau chaude. 2/ Chauffe-eau selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la capacité totale du chauffe-eau est choisie égale aux 5/3 de la consommation journalière à plus ou moins 10%. 3/ Chauffe-eau selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la partie du volume (11) chauffée électriquement est environ des 3/5 de la capacité totale. 4/ Chauffe-eau selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la partie de volume chauffée électriquement est des 3/5 de la capacité totale à plus ou moins 10P. 5/ Chauffc eau selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la partie de volume correspondant aux besoins journaliers (11) peut être chauffée électriquement uniquement en heures creuses. 6/ Chauffe-eau selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'élément chauffant électrique (12) est situé à la base du volume supérieur (11) occupé par la réserve d'eau chaude nécessaire aux besoins journaliers.