Brevet FR2530326A1 — publié le 19840120

BLOC RECUPERATEUR DE CALORIES ET LAVE-VAiSSELLE MUNI D'UN TEL BLOC La présente invention concerne un bloc récupérateur de calories et un lave-vaisselle muni d'un tel bloc. L'utilisation d'un fluide chaud tel que l'eau chaude est courante aussi bien dans l'industrie que dans la vie domestique. Mais une fois utilisée, ce fluide est rejeté dans la nature bien que dans la majorité des cas, sa température soit encore bien supérieure à celle du fluide froid venant d'un réseau de distribution. Une grande quantité de l'énergie utilisée pour le chauffage de ce fluide est ainsi perdue. Dans un lave-vaisselle par exemple, l'eau de lavage est habituellement chauffée à une température de l'ordre de 550C à 609C landis que l'eau de rinçage venant du réseau de distribution à une température de l'ordre de 150C a 200C est fréquemment portée à une température de l'ordre de 80 C à 85 C. La consommation -^ energie destinée au chauffage de l'eau pour le lavage et le rinçage :.ans ce lave-valsselle est relativement grande.L'eau usée chaude, rejetée dans la nature par ce lave-vaisselle est encore à une température bien supérieure a celle de l'eau courante du réseau de distribution admise dans l'appareil. Et pratiquement aucun dispositif de récupération de calories de cette eau usée chaude n'est utilisé dans un lave-vaisselle connu même pour un appareil à grande fréquence de fonctionnement comme un lave-vaisselle de collectivité. La présente invention ayant pour but d'éviter ces inconvénients, permet de réaliser un bloc récupérateur de calories, économique, efficace, à volume réduit, facile à utiliser, et un appareil tel qu'un lave-vaisselle muni d'un tel bloc dans son circuit d'eau. Selon l'invention, un bloc récupérateur de calories par transfert de chaleur d'un fluide chaud à un fluide froid, comprend un échangeur de chaleur recevant à la fois ce fluide chaud et ce fluide froid, et un isolant thermique noyant dans sa masse cet échangeur pour l'isoler du milieu extérieur. Un appareil tel qu'un lave-vaisselle réalisé selon l'invention, comprend un bloc récupérateur de calories ci-dessus dont entrée réservée au fluide chaud est reliée à un trop plein de cuve de l'appareil et la sortie réservée au fluide chaud est connectée à un tuyau d'évacuation, et dont l'entrée réservée au fluide froid est reliée à une canalisation d'eap.froide vgnapt du réseau de distri brution, et la sortie réservée au fluide froid est branchée à 1'entrée d'une réserve d'eau chauffée de rinçage. pour mieux faire comprendre l'invention on décrit ci-après un certain nombre d'exemples de réalisation illustrés par des dessins ciannexés dont - la fulgure 1 représente une vue Schématique en perspective d'un bloc recuperateur de calories réalisé selon l'invention, - la figure 2 représente une vue en coupe transversale d'un tronçon de l'échang#ur du bloc de la figure 1 et - la figure 3 représente une vue schématique d'un lave-vaisselle n nui d'un bloc récupérateur de calories de la ligure 1. Un bloc récupérateur de calories I illustré schématiquement dans la figure 1, comprend selon l'in--sention un échangeur de chaleur et et un isolant thermique 4 noyant dans sa masse cet échangeur 2. c bloc récupérateur 1 peut être pourvu d'un conteneur 3 qui le protège contre la corrosion et les agressions mecaniques exté rieuses. L'échangeur 2 est constitué par un ensemble de deux élements tubulaires de diamètres différents dont celui ayant un petit diamètre est monté à l'intérieur de celui ayant un grand diamètre Dans l'exemple illustré dans les figures 1 et 2, l'échangeur 2 est constitué par un ensemble de deux tubes coaxiaux 5 et 6. Le tube intérieur 5 est destiné à ta circulation d'un fluide chaud tel que l'eau usée chaude dont les calories sont à récupérer, et un espace annulaire 7 défini par les tubes intérieur 5 et extérieur 6, est destiné à la circulation d'un fluide froid tel que l'eau courant froide, auquel sont transmises les calories récupérées. Cet espace annulaire 7 se termine de préférence à l'extrémité inférieure de cet échangeur 2 par une entrée 8 et à l'extrémité supérieure de ce dernier par une sortie 9. Le tube intérieur 5 se termine de préférence à l'extrémité inférieure de cet échangeur 2 par une sortie 10 et à l'extrémité supérieure de ce dernier par une entrée 11. Les fluides chaud et froid admis dans cet échangeur 2 circulent ainsi à contre-courant dans deux circuits indépendants. Si l'on permute l'entrée et la sortie de l'un des deux tubes 5 et 6, les fluides circulent alors dans un même sens dans l'échangeur 2. Le tube intérieur 5 est de préférence constitué en matériau bon conducteur de la chaleur et peut être pourvu sur toute sa longueur d'une bande ondulée 12 qui sert à la fois d'aillettes d'échange thermique, et de dispositif de centrage de ce tube intérieur 5 dans l'alésage du tube extérieur 6. Le tube extérieur 6 peut être réalisé en matériau bon conducteur thermique ou non. Le conteneur 3 est réalisé en matériau résistant au choc et à la corrosion, en métal ou en une autre matière. L'isolant thermique 4 est de préférence constitué par une mousse plastique isolante formée in situ telle qu'une mousse polyuréthane. L'échangeur de chaleur 2 est réalisé sous une forme compacte lui permettant d'être intégré dans un volume géométrique prédéterminé. Dans )'exemple illustré à la figure 1, l'échangeur de chaleur 2 est réalisé sous la forme d'un ensemble de spires circulaires coaxiales. Ces spires peuvent être superposées, adjacentes ou espacées. Le bloc récupérateur de calories 1 ainsi réalisé a un volume réduit, peu encombrant, le rendant facilement transportable et montable à l'intérieur ou à proximité-de tout appareil qui utilise un fluide chaud et dans lequel est envisagée ou souhaitée une récupération de calories de ce fluide chaud pour les transférer à un fluide froid qui doit être chauffé et utilisé dans le même appareil ou dans un appareil différent de ce dernier. Cet appareil tel qu'un lave-vaisselle est donc un appareil qui est alimenté en un fluide qui doit être porté à une température prédéterminée de travail et ce bloc récupérateur 1 constitue un moyen contribuant au chauffage du fluide admis dans cet appareil, par un transfert à ce fluide admis, de la chaleur récupérée d'un fluide usé chaud rejeté. Une application du bloc récupérateur de calories 1 de l'inven tion- à un lave-vaisselle de collectivité 13 à grande fréquencè de onctionnement est schématiquement illustré dans la figure 3. Le#lave-vaisselle 13 comprend d'une manière connue une cuve munie d'un trop-plein assurant un maintien d'un niveau constant prédéterminé d'eau et des paniers à vaisselle se déplaçant sur des glissières. En outre des distributeurs de jets d'eau de lavage et des pulvérisateurs d'eau de rinçage sont montés au-dessus et au-dessous de ces paniers. Dans cet appareil, le lavage s'effectue en circuit fermé. Une pompe de lavage aspire de l'eau dans la cuve à une température de l'ordre de 5#0C à 600C et la projette à travers des distributeurs de jets sur la vaisselle. Le rinçage se fait avec de l'eau chaude propre, à une température de l'ordre de 800C à 35bC provenant d'une réserve d'eau chauffée par des dispositifs chauffants et alimentée en eau froide du réseau de distribution à une température de l'ordre de 150C à 20 C. Durant le rinçage l'eau chaude projetée sur la vaisselle à travers des pulvérisateurs de rinçage est retombée dans la cuve. Le supplément d'eau chaude apporté par cette eau de rinçage fait monter le niveau d'eau dans la cuve. eau déborde alors par le trop-plein de la cuve en entraînant des matières grasses provenant du lavage et flottant à la surface de l'eau et s'évacue vers l'extérieur par le tuyau de vidange. Cette eau usée est encore relativement chaude, étant donnée que la température de l'eau de lavage est de l'ordre de 550C à 600C et celle de l'eau de rinçage est environ #00C à BLOC. Les calories emportées par cette eau usée sont ainsi relativement importantes. Selon l'exemple illustré dans la figure 3, dans le lave-vaisselle 13 réalisé selon l'invention sont montés un bloc récupérateur de calories I et une pompe de circulation 14 associée. Ce bloc récupérateur 1 permet de transferer une appréciable quantité de chaleur de cette eau usée chaude à l'eau froide qui alimente la réserve d'eau de rinçage chauffée. Cette eau froide admise est ainsi préchauffée par de la chaleur récupérée de l'eau usée chaudé rejetée par l'appareil. Dans le lave-vaisselle 13 le trop-plein de la cuve est relié, à travers la pompe de circulation 14, à l'entrée 11 d'un tube intérieur 5 de l'échangeur 2 du bloc récupérateur 1 tandis que la sortie 10- de ce tube est connectée au tuyau de vidange du lave-vaisselle.L'entrée 8 de l'espace annulaire 7 défini par le tube intérieur 5 et le tube extérieur 6 est reliée à une canalisation d'eau froide venant du réseau de distribution et la sortie 9 de cet espace annulaire 7 est branchée à l'entrée de la réserve d'eau chauffée destinez au rinçage Dans le lave-vaisselle 13 le lavage étant terminé, durant le . Durant le lavage, la pompe de circulation associée au bloc récupérateur 1 est arrêtée mais l'eau usée chaude résiduelle restant dans le tube intérieur 5 de l'échangeur 2 continue à transférer ses calories à l'eau froide se trouvant dans l'espace 7 de cet échangeur. L'isolant thermique 4 entourant l'échangeur 2 permet de réduire au minimum des pertes de calories vers l'extérieur. Selon des mesures effectuées, le bloc récupérateur de calories 1 permet dans des cas favorables de récupérer et de transférer une quantité de chaleur équivalente à un tiers de l'énergie totale nécessaire au chauffage de Peau de rinçage. Dans l'échangeur 2 du bloc récupérateur 1, les tubes 5 et 6 et notamment le tube intérieur 5 destiné à la circulation de l'eau usée chaude, ont une paroi intérieur lisse, ce qui permet d'éviter la rétention des decnets évacués. La pompe 14 associée au bloc récupérateur 1 effectue une circulation forcée de l'eau usée dans le tube 5 et par ce fait un nettoyage en même temps de ce dernier. une unevariante de réalisation non représenté, dans le lave--vaisselle 13, la pompe de circulation 14 est supprimée et 'entrée (11) du tube 5 de l'échangeur 2 est directement reliée au trop-plein de la cuve de ce lave-vaisselle L'eau usée chaude traverse alors l'échangeur (2) sous l'effet de gravite. Dans une autre variante de réalisation non représentée, le bloc récupérateur de cabres 9 comprend un échangeur de chaleur (2) constitué par des tebes, coaxiaux conformés suivant un dessin géométrique tel que spirale, zig-zag7 ondulations G Grâce à sa structure compacte et solide, le bloc récupérateur de calories g peut être monté à l'intérieur d'un appareil tel que le lave-vaisselle 13 (figure 3) ou disposé dans la proximité ou à une certaine distance de ce dernier REVENDICBTIQNS 1. Bloc récupérateur de calories, par transfert de chaleur d'un fluide chaud à un fluide froid, caractérisé en ce qu'il comprend un échangeur de chaleur (2) recevant ce fluide chaud et ce fluide froid, et un isolant thermique (4) noyant dans sa masse cet échangeur pour l'isoler du milieu extérieur. 2 Bloc selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'échan- geur de chaleur (2) est réalisé sous une forme compacte s'intégrant dans un volume géométrique prédéterminé. 3. Bloc selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (2) est constitué par un ensemble de deux éléments tubulaires de diamètres différents (5, 6) dont celui ayant un petit diamètre (5) est monté à l'intérieur de celui ayant un grand diamètre (6). 4. Bloc selon la revendication 3, caractérisé en ce que dans l'échangeur de chaleur (2) l'élément tubulaire intérieur (5) est pourvu sur sa surface extérieure, d'une bande ondulée (125. 5. Bloc selon la revendication 4, caractérisé en ce que dans l'échangeur de chaleur (2) la bande ondulée tel2} constitue un moyen de centrage de l'élément tubulaire intérieur (5) dans l'alésage de l'élément tubulaire extérieur (6), et en même temps des aillettes augmentant la surface d'échange thermique entre le fluide chaud et le fluide froid. 6. Bloc selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (2) est réalisé sous la forme d'un ensemble de spires coaxiales. 7. Bloc selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (2) est réalisé sous la forme d'un ensemble de couches parallèles d'éléments tubulaires conformés suivant un dessin géométrique tel que spirale, zig-zag, ondulations. 8. Bloc selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que dans l'échangeur de chaleur (2), l'élément tubulaire intérieur (5) est constitué en matière bonne conductrice de la chaleur et l'élément tubulaire extérieur (6) est réalisé en matière mauvaise conductrice de la chaleur. 9. Bloc selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que dans ltéchangeur de chaleur (2) les éléments tubulaires (5, 6) ont une surface intérieure lisse. 10. Bloc selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que dans l'échangeur de chaleur (2), les éléments tubulaires (5, 6) sont réalisés en matières bonnes conductrices de la chaleur. 11. Bloc selon la revendication 4, caractérisé en ce que dans l'échangeur de chaleur (2), la bande ondulée (12) disposée entre les deux éléments tubulaires, est constituée en matière bonne conductrice de la chaleur. 12. Bloc selon la revendication I, caractérisé en ce que l'isolant thermique (4) enveloppant l'échangeur de chaleur (2) est constitué par une mousse plastique formée in-situ. 13. Bloc selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un conteneur (3) réalisé en matériau résistant au choc et à la corrosion. 14. Bloc selon l'une des revendications I à 10, caractérisé en ce que dans l'échangeur de chaleur (2), l'élément tubulaire intérieur (5) -et l'espace annulaire (7) délimité par les éléments tubulaires intérieur (5) et extérieur (6) sont respectivement pourvus d'une entrée (8, 11) pour fluide à l'une de leurs extrémités, et d'une sortie (9, 10) pour fluide à leur autre extrémité. 15. Appareil tel qu'un lave-vaisselle alimenté en un fluide qui doit être porté à une température prédéterminée de travail, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (1) contribuant au chauffage du fluide admis par un transfert à ce dernier de la chaleur récupérée d'un fluide usé chaud rejeté. 16. Appareil tel qu'un lave-vaisselle selon la revendication 1f, caractérisé en ce qu'il comprend un bloc récupérateur de calories (1) de l'une des revendications 1 à 4, assurant un préchauffage de l'eau froide admise dans l'appareil, par un transfert de la chaleur récupérée de l'eau usée chaude rejetée par l'appareil. 17. Appareil tel qu'un lave-vaisselle selon la revendication 16 caractérisé en ce qu'il comprend un bloc récupérateur -(1) dont l'entrée (11) de l'élément tubulaire intérieur (5) de l'échangeur de chaleur (2) est reliée au trop-plein de la cuve et la sortie (10) de ltélément tubulaire intérieur (5) est branchée au tuyau de vidange des eaux usées, et dont entrée (8) de l'espace annulaire (7) de l'échangeur de chaleur (2) est reliée à la canalisation d'eau froide Venant du réseau de distribution et la sortie (9) de cet espace annulaire (7) est branchée à la réserve d'eau de rinçage du lave-vaisselle. 18. Appareil tel qutun lave-vaisselle selon la revendication 17, caractérisé en ce qusil comprend une pompe de circulation (14) montée entre le trop-plein de la cuve du lave-vaisselle et l'entrée (il) de ltélément tubulaire intérieur (5).