Brevet FR2562643A1 — publié le 19851011

L'invention concerne un appareil pour produire de l'eau chaude et elle s'applique notamment à la production d'eau chaude sanitaire. Le but de l'invention est de fournir des moyens permettant de chauffer l'eau au moyen de fluide à haute tem perature, par exemple de vapeur haute pression ou moyenne pressior., d'eau surchauffée, de fluide thermique, etc. I1 est déjà connu d'utiliser par exemple de la vapeur. haute pression pour chauffer de l'eau, d'une part en vue de faire circuler l'eau dans les radiateurs, et, d'autre part, en vue d'utiliser cette eau chaude pour pro duire séparément de l'eau chaude sanitaire.Ces appareils connus sont d'un mauvais rendement global en ce qui concerte le chauffage de l'eau sanitaire surtout pendant les périodes où l'on n'utilise pas l'eau pour circuler dans les radiateurs, Les causes de ce mauvais rendement sont - les déperditions du circuit intermédiaire et des accessoires correspondants, - la mauvaise adaptation de la puissance mise en jeu pour la seule production d'eau chaude sanitaire, l'été, - le faible nombre d'heures de fonctionnement par jour, à la puissance nominale du producteur d'eau chaude sanitaire avec la conservation inutile à haute température (900) d'un circuit intermédiaire, en dehors de ces heures d'utilisation, - la production obligatoire et inutile d'eau chaude (900) pour le chauffage alors que cette température de circulation dans les radiateurs n'est nécessaire que quel ques jours par an : pour la région parisienne, la température moyenne extérieure pendant la saison de chauffe est de + 80, d'où un besoin d'alimentation des radiateurs à 450C en moyenne seulement. La présente invention vise à fournir en une seule enceinte, un appareil qui ait un bien meilleur rendement et qui utilise au mieux, et directement, les calories du fluide primaire, par exemple la vapeur moyenne ou haute pression, surchauffée ou non, pour chauffer de l'eau sanitaire, en restant conforme à la règlementation française qui interdit la production d'eau chaude sanitaire directement par un fluide à plus de 1090C (vapeur saturée à plus de 500 grammes de pression). L'appareil de l'invention, pour chauffer de l'eau notamment de l'eau sanitaire, au moyen d'un fluide primaire à haute température, comprend une cuve de stockage d'eau pourvue d'une entrée d'eau et d'une sortie d'eau et un réchauffeur d'eau monobloc situé à l'intérieur de la cuve, ce réchauffeur comportant un réservoir de fluide comportant des parois permettant un échange de chaleur entre ce fluide et l'eau de la cuve, ledit réservoir contenant, au sein dudit fluide, un conduit qui présente une entrée de conduit et une sortie de conduit pour faire circuler dans le conduit le fluide primaire dans des conditions d'échange de chaleur entre ce fluide primaire et le fluide contenu dans le réservoir. Des réalisations préférées de cet appareil présentent en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes - le réservoir de fluide présente une entrée de fluide et une sortie de fluide et l'appareil comprend des moyens situés à l'extérieur de la cuve pour établir une communication de fluide entre cette entrée et cette sortie, en sorte que le fluide est en circuit fermé, à convection naturelle ou forcée, - le réservoir de fluide est traversé par un ou plusieurs conduits dans lesquels passe l'eau de la cuve, - le réservoir est constitué par un tube qui forme des spires, - le conduit du fluide primaire est constitué par un tube qui est logé à l'intérieur d'un autre tube qui constitue ledit réservoir, - le réservoirest constitué par un tube qui forme des spires et à l'intérieur duquel se trouve un autre tube qui constitue le conduit du fluide primaire, - le conduit du fluide primaire est un tube qui forme des spires autour d'une pluralité de tubes qui traversent le réservoir et dans lesquels passe l'eau de la cuve, - le réservoir remplit une tranche de la cuve. On décrira ci-apres des exemples de réalisation d'un appareil conforme à la présente invention, en référence aux figures du dessin joint sur lequel - la figure 1 est une vue de principe général de l'appareil suivant un premier mode de réalisation, - la figure 2 représente une coupe transversale du ré chauffeur monobloc double réalisé en serpentin de la figure 1, - la figure 3 représente une variante de réchauf- feur monobloc double réalisé sous forme d'un échangeur tubulaire avec sa vue en coupe sur la figure 4, - la figure 5 représente ce même réchauffeur tubulaire occupant toute une tranche de la cuve de stockage, avec sa vue en coupe sur la figure 6. L'appareil représenté comprend une cuve 1, en metaux composites, matières plastique ou métallique, par exemple en acier, en cuivre ou alliage inoxydable de qualité alimentaire, un réchauffeur monobloc double échange 2 et, éventuellement, un réchauffeur-économiseur 3, ces deux réchauffeurs étant de préférence en acier inoxydable, ou en cuivre si la cuve est elle-même en cuivre, pour toutes les surfaces en contact avec l'eau sanitaire. La cuve 1 est munie, de façon en soi connue, en bas d'une entrée d'eau sanitaire E et, en haut, d'une sortie d'eau chaude sanitaire S. Le réchauffeur monobloc double échange 2, placé entre cette entrée et cette sortie, est constitué suivant les puissances par un serpentin ou un corps d'échangeur, placé à l'intérieur de la cuve. I1 comprend un premier contenant étanche 5 sous forme d'échangeur type à plaques ou plus simplement d'un tube interne situé à l'intérieur du tube ou enveloppe extérieure 6. On a représenté sur les figures 2, 4 et 6 une coupe du serpentin ou corps de réchauffeur, mais sur la figure 1 on a représenté le serpentin réchauffeur monobloc double échange par un trait interrompu 4.Le tube interne 5 du serpentin comporte une entrée placée à l'ex térieur de la cuve et reliée à une source d'alimentation soit de vapeur haute pression, soit de fluide thermique à haute température, soit d'eau surchauffée surpressée, ou tout autre fluide primaire A. Cette liaison est placée sous la commande d'une vanne de régulation 7. L'autre extrémité 5b du tube interne 5 du serpentin est reliée au circuit de retour condensats au fluide primaire, soit directement, soit par l'intermédiaire d'un circuit spécial. L'entrée Sa et la sortie 5b de fluide primaire haute température sont normalement placées par rapport à l'entrée d'eau sanitaire E et la sortie d'eau chaude sanitaire S de façon que l'eau sanitaire et le fluide primaire circulent à contre courant de l'entrée à la sortie bien que ceci n'est nullement une obligation de bon fonctionnement pour tous les fluides primaires utilisables. L'enveloppe ou tube externe 6 est relié à un conduit 6' placé à l'extérieur de la cuve pour que l'eau contenue dans le- réchauffeur monobloc double, circule en circuitiermé et provoque une convection forcée de la chaleur transférée. Le conduit 6' est muni d'une pompe de circulation, d'une soupape thermique de sécurité (pour le cas où le serpentin interne 5 serait percé) et d'un pressiostat C (pour le cas où le serpentin externe 6 serait percé). Un appareil de cette conception permet donc de chauffer l'eau sanitaire au moyen de tout fluide haute température (vapeur HP - eau surchauffée - fluide thermique etc, couramment utilisée dans l'industrie et en thermique) en évitant un échange de chaleur directe puisque l'échange de chaleur se fait par l'intermédiaire d'une enveloppe externe 6 d'un serpentin-ou d'un échangeur tubulaire. La cuve 1 peut être équipée à sa partie inférieure, entre l'entrée E d'eau sanitaire et le réchauffeur 2, d'un réchauffeur économiseur 3 qui est avantageux mais facultatif et qui est constitué par exemple, d'un échangeur immergé mono ou multi-tubulaire, sur buse démontable ou non. I1 peut encore être réalisé par un échangeur extérieur à la cuve, du type à plaques ou classique, avec une pompe de circulation forcée, ceci pour améliorer la convection de chaleur fluide de récupération eau sanitaire. L'appareil est également équipé par des accessoires habituels : thermomètres, purgeurs, vidange, soupape de st- reté, sonde, aquastats, vase d'expansion, pressostat de sécu rité, remplissage automatique ou non du circuit intermédiaire, éventuellement anodes de protection contre la corrosion, etc, de façon en soi connue. Un appareil conforme à la présente invention présente sur les appareils connus pour chauffer de l'eau sanitaire au moyen de fluide haute température, principalement avec la vapeur haute pression, l'avantage d'un meilleur rendement c'est-à-dire d'une meilleure utilisation des calories du fluide primaire et d'autres avantages qui sont notamment les suivants - un appareil compact, d'encombrement réduit, monobloc, diminuant le temps de mise en place tout en groupant les fonctions de production d'eau sanitaire, accumulation et d'économiseur-récupérateur de réchauffage éventuel - une capacité de cuve de stockage qui permet de diminuer la puissance installée et d'absorber les pointes de consommation, ce qui n'est pas le cas dans les appareils connus qui consistent à utiliser des échangeurs "instantanés" - la séparation totale du circuit de chauffage de l'eau sanitaire et du circuit de chauffage de l'eau destinée à alimenter des radiateurs permet de simplifier et d'optimiser chaque circuit et les accessoires utilisés alors que dans les appareils connus ot les deux circuits sont mélangés, le circuit de chauffage de l'eau sanitaire se trouve suréquipé et, en outre, il faut prévoir des moyens pour faire fonctionner un circuit ou l'autre. REVENDICATIONS 1. Appareil pour produire de l'eau chaude au moyen d'un fluide primaire à haute température, caractérisé en ce qu'il comprend une cuve de stockage d'eau (1) comprenant une entrée d'eau (E) et une sortie d'eau (S) et un réchauffeur d'eau monobloc (2) situé à l'intérieur de la cuve, ce réchauffeur comportant un réservoir de fluide (6) comportant des parois permettant un échange de chaleur entre ce fluide et l'eau de la cuve, ledit réservoir contenant, au sein dudit fluide, un conduit (5) qui présente une entrée de conduit (5a) et une sortie de conduit (5b) pour faire circuler dans le conduit ledit fluide primaire dans des conditions d'échange de chaleur entre ce fluide primaire et le fluide contenu dans le réservoir. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réservoir de fluide (6) présente une entrée de fluide et une sortie de fluide et l'appareil comprend des moyens (6') situés à l'extérieur de la cuve pour établir une communication de fluide entre cette entrée et cette sortie en sorte que ledit fluide est en circuit ferme. 3. Appareil selon la revendication 1- ou 2, caractérisé en ce que le réservoir de fluide (6) est traversé par un ou plusieurs conduits dans lesquels passe l'eau de la cuve. 4. Appareil selon l'une des revendications i à 3, caractérisé en ce que ledit réservoir (6) est constitué par un tube qui forme des spires. 5. Appareil selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit conduit (5) pour le fluide primaire est constitué par un tube qui forme des spires. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit tube (5) est situé à l'intérieur d'un autre tube (6) qui forme des spires, ledit autre tube constituant ledit réservoir de fluide. 7. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit tube (5) forme des spires autour d'une pluralité de tubes qui traversent le réservoir et dans lesquels passe l'eau de la cuve. 8. Appareil selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit ré chauffeur monobloc occupe toute une tranche de la cuve de stockage. 9. Appareil selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte entre ladite entrée d'eau de la cuve (E) et ledit réchauffeur monobloc (2) un réchauffeur économiseur (3). 10. Application d'un appareil selon l'une des revendications 1 à 9, au chauffage de l'eau sanitaire, notamment à partir de fluide primaire constitué par de la vapeur haute pression.