Brevet FR2571126A1 — publié le 19860404

L'invention est relative à un dispositif de préchauffage d'eau par récupération de chaleur. Elle concerne notamment le préchauffage de l'eau sanitaire dans les habitations collectives. De façon habituelle, le chauffage de l'eau sanitaire à l'aide d'un chauffe-eau ou d'une chaudière s'effectue à partir d'une eau froide qu'il faut, quasi instantanément, transformer en une eau chaude. La grande différence de température de l'eau à l'entrée et à la sortie de la chaudière impose à celle-ci de posséder une importante puissance instantanée. Par ailleurs, les appels d'eau chaude étant aléatoires et discontinus, la chaudière fonctionne selon un cycle en dents de scie où alternent des périodes de fonctionnement à puissance maximale et des périodes de fonctionnement à puissance réduite. Le mode de chauffage de l'eau précité apparaît comme essentiellement discontinu, et par conséquent peu économique. I1 oblige par ailleurs à disposer d'une importante puissance installée et à surdimensionner la chaudière par rapport à la puissance moyenne nécessaire. Un des buts de l'invention est de proposer un dispositif permettant de chauffer l'eau d'une façon plus régulière et moyennant une puissance installée plus réduite qu'auparavant. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif de chauffage de l'eau par récupération de chaleur, notamment de chaleur perdue. L'invention concerne à cet effet un dispositif de préchauffage d'eau par récupération de chaleur, qui comprend une enceinte thermiquement isolée et remplie d'un matériau accumulateur de chaleur, cette enceinte étant traversée par un premier échangeur de chaleur (réseau tubulaire ou serpentin) disposé sur le circuit de retour d'une installation de chauffage central, et par un second échangeur au travers duquel circule l'eau à échauffer. Ainsi le préchauffage de l'eau sanitaire est réalisé par l'intermédiaire de l'eau de retour du chauffage central qui elle, est échauffée par une chaudière dont le fonctionnement est beaucoup plus continu que celui d'une chaudière, qui peut être la même, destinée à l'eau sanitaire. On supprime par là les crêtes de fonctionnement d'une telle chaudière. Avantageusement, l'échangeur de l'eau à échauffer est disposé à l'intérieur de l'échangeur du chauffage central ou d'une manière générale, les deux échangeurs sont imbriqués dans le matériau accumulateur de chaleur pour favoriser l'établissement d'une température homogène dans ce matériau. En complément, l'enceinte peut être traversée par un troisième échangeur disposé sur le circuit d'une canalisation de rejet d'eaux résiduaires. De plus, des résistances électriques peuvent être noyées dans le matériau accumulateur de chaleur. De préférence, le matériau accumulateur-de chaleur est de la brique réfractaire ou un sel à basse température de fusion. Ainsi, le dispositif de l'invention permet de préchauffer l'eau froide avant son entrée dans la chaudière, cette dernière n'ayant plus qu'à transformer l'eau tiède entrante en une eau chaude. Les variations de température de l'eau au sein de la chaudière sont donc diminuées, favorisant un fonctionnement plus stable et économique de celle-ci. De plus, le dispositif selon l'invention permet de mieux exploiter l'énergie calorifique de l'eau circulant dans le circuit de retour de l'installation de chauffage central. En effet dans les installations connues, ce circuit de retour est calorifugé de façon plus ou moins satisfaisante et il est le siège de pertes de chaleur. Par contre, le dispositif de l'invention, surtout s'il est placé au début de ce circuit de retour, permet de disposer d'une température d'eau de chauffage suffisante pour le préchauffage rapide de l'eau sanitaire. Par ailleurs, le dispositif de l'invention permet de récupérer l'énergie calorifique des eaux résiduaires qui sont le plus souvent chaudes, cette énergie étant jusqu'à présent intégralement perdue. I1 faut noter enfin la simplicité de réalisation et de mise en place du dispositif selon l'invention qui peut être interposé facilement dans les conduites d'une installation, en particulier d'une installation existante. D'autres détails et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit, d'un exemple non limitatif, en regard des figures annexées sur lesquelles La figure 1 représente schématiquement une installation de chauffage central dans laquelle est inséré un dispositif selon l'invention La figure 2 représente schématiquement un perfectionnement du dispositif de la figure 1 La figure 3 représente ce même dispositif équipé de résistances d'appoint ; La figure 4 représente un dispositif selon l'invention, dont les échangeurs de chaleur sont imbriqués. L'installation de chauffage central de la figure 1 comprend de façon simplifiée une chaudière 1, une conduite d'amenée 2 permettant d'alimenter en eau chaude une pluralité de radiateurs individuels 3, 4, 5 et une conduite 6 de retour de l'eau vers la chaudière 1. Cette chaudière permet aussi de chauffer de l'eau sanitaire arrivant froide par une conduite d'amenée 7 et ressortant chaude par une conduite de distribution 8 pour alimenter une pluralité d'habitations individuelles.Le sens de circulation de l'eau dans les différentes conduites est symbolisé par des flèches. Sur le trajet de la conduite d'amenée 7 de l'eau sanitaire, et à un endroit où cette conduite est voisine de la conduite de retour 6 du chauffage central, est disposée une enceinte- 9 thermiquement isolée.Cette enceinte comporte un premier échangeur représenté par un serpentin 10 interposé dans la conduite de retour 6 du chauffage central, et un second échangeur il interposé dans la conduite d'amenée 7 de l'eau sanitaire. Les deux serpentins 10, 11 peuvent être par exemple imbriqués l'un dans l'autre, et l'enceinte 9 est par ailleurs remplie d'un matériau accumulateur de chaleur 12. Ce matériau peut être delabrique réfractaire ou un sel à basse température de fusion. Sur la figure 2 est symbolisé un perfectionnement du dispositif de la figure 1. L'enceinte 13 comporte non seulement un serpentin 14 de chauffage central,un serpentin 15 d'eau sanitaire, mais aussi un serpentin 16 interposé dans le circuit d'une canalisation de rejet des eaux résiduaires provenant des différentes habitations individuelles. L'enceinte 17 de la figure 3 comporte, outre les serpentins précités et symbolés en 18, une pluralité de résistances électriques 19, 20 noyées dans le matériau accumulateur de chaleur 21 et formant organe d'apport de chaleur auxiliaire pour réguler la température du corps accumulateur. Ces résistances électriques sont de faible puissance et leur mise en service peut être commandée par l'intermédiaire d'un contact 22, lequel est relié par ailleurs au matériau accumulateur par une sonde thermostatique 23.En dessous d'un seuil de température pré-établi du matériau accumulateur, les résistances électriques sont alimentées pour fournir une énergie calorifique d'appoint. Selon une forme de réalisation particulièrement simple de l'invention, lorsque la conduite de retour du chauffage central et la conduite d'amenée de l'eau sanitaire d'une installation sont disposées côte à côte sur une grande longueur, le dispositif de préchauffage peut consister en un unique coffrage réunissant les deux conduites. Ce coffrage s'étend sur une longueur appréciable des conduites ; il possède une enveloppe thermiquement isolante et est rempli d'un matériau accumulateur dechaleur. Un tel dispositif de préchauffage remplace un dispositif localisé qui nécessite des serpen-tins pour favoriser les échanges thermiques entre les deux conduites, et peut être avantageusement intégré à une installation de calorifugeage qui serait à mettre en place sur des conduites existantes. L'enceinte 24 de la figure 4 comporte un premier serpentin d'eau sanitaire 25 disposé dans sa partie centrale, et un second serpentin de chauffagecentral 26 qui est imbriqué avec le premier en entourant celui-ci sur toute sa longueur, afin de favoriser un transfert de chaleur entre les deux serpentins. L'invention trouve une application dans le domaine des économies d'énergie. REVENDICA1IONS 1. - Dispositif de préchauffage d'eau par récupération de chaleur, caractérisé en ce qu'il comprend une enceinte (9) thermiquement isolée et remplie d'un matériau accumulateur de chaleur (12), ladite enceinte (9) étant traversée par un premier échangeur de chaleur (10) disposé sur le circuit de retour (6) d'une installation de chauffage central, et par un second échangeur (11) au travers duquel circule l'eau à échauffer. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit échangeur (25) de l'eau à échauffer est imbriqué avec ledit échangeur (26) de chauffage central dans le matériau accumulateur. 3.- Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que ladite enceinte (13) est traversée par un troisième échangeur (16) disposé sur le circuitd'une canalisation de rejet d'eaux résiduaires. 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédents, caractérisé en cé que des résistances électriques -(19, 20) sont noyées dans ledit matériau accumulateur de chaleur (21). 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes,caractérisé en ce que ledit matériau accumulateur de chaleur est de la brique réfractaire. 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit matériau accumulateur de chaleur est un sel à basse température de fusion.