Brevet FR2590000A1 — publié le 19870515

La présente invention concerne un dispositif formant en même temps chaudière de chauffage central et organe de chauffage d'eau ménagère. La partie pour le chauffage de l'eau ménagère dudit dispositif est du type à chauffage instantané avec réserve d'eau chaude, c'est-à-dire qu'elle fournit immédiatement une certaine quantité d'eau chaude à partir d'une eau courante qui est chauffée au fur et à mesure de son écoulement. On connatt des dispositifs de ce type formant en même temps chaudière de chauffage central et organe de chauffage d'eau ménagère, mais ces dispositifs comprennent en général deux circuits de chauffage distincts. La présente invention remédie aux inconvénients de la technique antérieure en créant une chaudière de type modulaire permettant de faire varier facilement la puissance de chauffage. L'invention concerne ainsi un procédé pour le chauffage dans une chaudière électrique mixte d'une eau de chauffage central et d'une eau ménagère, carac térisé en ce qu'on fait passer l'eau de chauffage central à travers au moins un tube ; et en ce quton fait passer l'eau ménagère dans un serpentin placé dans le tube, l'eau ménagère circulant dans le même sens général que l'eau de chauffage central dans le tube, de sorte que l'eau ménagère est réchauffée dans le serpentin par l'eau chaude contenue dans le tube. Conformément a l'invention, la chaudière électrique mixte est caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un tube vertical formant enveloppe et présentant une entrée d'eau froide et une sortie d'eau chaude respectivement placées près de la partie basse et de la partie haute du tube pour la liaison à des radiateurs de chauffage central et a leurs dispositions annexes, un serpentin en matière bonne conductrice de la chaleur monté dans le tube et présentant une entre d'eau froide ménagère et respectivement une sortie d'eau chaude ménagère, au moins une résistance blindée reliée à une source de courant électrique étant supplémentairement disposée dans le tube pour le chauffage de l'eau contenue dans ce tube, de sorte que l'eau ménagère entrant froide par l'entrée d'eau ménagère traverse le serpentin et sort par la sortie d'eau chaude ménagère après avoir été chauffée dans le serpentin par l'eau chaude contenue dans le tube, la sortie d'eau chaude ménagère étant reliée à au moins un poste d'eau chaude ménagère. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, la chaudière comporte un nombre impair de tubes verticaux et les tubes et les serpentins contenus dans ces tubes sont alternativement reliés a la partie haute puis à la partie basse des tubes en sautant à chaque fois un tube, le premier tube et son serpentin étant ainsi reliés à la partie haute du troisième tube, le troisième tube et son serpentin 9 la partie basse du cinquième tube et ainsi de suite Jusqu'au dernier, puis le dernier tube et son serpentin étant reliés à la partie haute de l'avant-dernier tube et ainsi de suite, avec le quatrième tube et son serpentin reliés à la partie basse du second tube, l'entrée d'eau froide destinée au chauffage central étant placée à la partie basse du premier tube et la sortie correspondante de l'eau chaude étant placée à la partie haute du second tube, l'entrée d'eau froide ménagère étant également placée au niveau du premier tube et la sortie d'eau chaude ménagère placée en haut du second tube étant de préférence reliée à une canalisation traversant ce premier tube. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, aux dessins annexés. La fig. 1 est une installation conforme à l'invention d'une chaudière à un seul tube destinée plus particulièrement au chauffage de l'eau ménagère seule. La fig. 2 est une chaudière conforme à l'invention de type mixte. La fig. 3 est une coupe longitudinale schématique d'un tube des fig. 1 et 2 et montre notamment une forme de réalisation de la résistance de chauffage. La fig. 4 est une coupe transversale du tube. La fig. 5 représente une variante du serpentin des fig. 1 et 2. La fig. 6 est un tableau de contrôle de la chaudière. A la fig. 1, on a représenté un tube formant enveloppe 1. Le tube 1 peut être fabriqué par exemple en métal mais il est de préférence réalisé en une matière plastique appropriée et devant résister à des températures d'eau de l'ordre de 60 A 30'. Le tube 1 est extérieurement muni d'un revêtement de calorifugeage de type connù dans la technique des chaudières de chauffage central et est muni d'une ouverture basse 2 et d'une ouverture haute 3. Un serpentin tubulaire 4 réalisé en un métal bon conducteur de la chaleur et, de préférence en cuivre, est monté à l'intérieur du tube-l et traverse les parois de ce tube en 5 et respectivement 6. Une résistance électrique blindée 7 est montée au centre du serpentin et est reliée à une source de courant électrique 8 par l'intermédiaire d'un circuit 9 incorporant un coupe-circuit. Comme on le voit à la fig. 3, la résistance 7 est de préférence bobinée sur un noyau isolant 10 présentant des rainures il de manière que les résistances ne fassent pas saillie sur le noyau. Les sorties respectives basse 2 et haute 3 du tube 1 sont reliées à une installation de chauffage central de type connu. Ainsi la sortie haute 3 du tube 1 est reliée par une canalisation 12 dite de départ de chauffage à l'entrée 13 des divers radiateurs de chauffage. La canalisation 12 est en outre reliée, par une canalisation de remplissage 14 et une vanne 15, à l'alimentation 16 d'eau de ville. Un dispositif de sécurité a thermomètre et manomètre 17 est monté sur la canalisation 12 et une vanne 18 permet la vidange du circuit de chauffage vers les eaux usées par une canalisation de vidange 19. La sortie basse 2 du tube 1 est reliée d'une part, par une vanne 20 à un dispositif de sécurité 21 contrdlant le manque d'eau dans le circuit de chauffage et, d'autre part, par l'intermédiaire d'une canalisation 22 à un accélérateur 23. L'accélérateur 23 est relié, par l'intermédiaire d'une vanne trois voies 24, aux différents radiateurs de chauffage central par un raccord de retour de chauffage 25. La vanne trois voies 24 est en outre reliée à la canalisation 13 de raccord de départ de chauffage par un tuyau 26. Un purgeur automatique 27 est en outre prévu en haut du tube 1 pour des raisons de sécurité. Comme cela est ainsi connu, le circuit de chauffage central ayant été rempli d'eau froide à partir de la canalisation de remplissage 14, l'eau relativement froide sortant des radiateurs par la canalisation 25 de raccord de retour de chauffage traverse l'accélérateur 23, suit la flèche f1 et entre en 2 dans le tube 1. L'eau circulant dans le tube est réchauffée par la résistance 7 et sort par la canalisation 12 de départ de chauffage pour parvenir aux différents radiateurs par le raccord 13 en suivant la flèche f2. En outre, la vanne 24 permet, par l'intermédiaire du tube 26, de court-circuiter éventuellement les radiateurs reliés entre les raccords 13 et 25, la circulation de l'eau se faisant alors de la même manière que précédemment mais sans passer par les radiateurs de chauffage central. Les sorties 5 et 6 du serpentin 4 sont reliées aux différents postes d'eau ménagère. La sortie 5 est ainsi reliée par une canalisation 30 d'arrivée d'eau froide qui est reliée par un mélangeur 31 et la vanne 15 à l'arrivée 16 d'eau de ville. De même, la sortie 6 du serpentin 4 est reliée à une canalisation 32 de départ d'eau chaude ménagère qui est elle-même reliée par l'intermédiaire du mélangeur 31 et d'une canalisation 33 de raccord d'arrivée d'eau chaude aux différents postes d'eau devant être alimentés en eau chaude ménagère. 34 désigne un dispositif permettant l'allumage instantané de l'eau chaude et qui est relié électriquement au circuit 9 pour commander l'arrivée du courant électrique vers la résistance 7 de chauffage de l'eau se trouvant à l'intérieur du tube. Le chauffage de l'eau ménagère se fait alors de la manière suivante. L'eau froide arrivant par la vanne 15 entre dans le serpentin 4 par la canalisation 30. L'eau est alors chauffée à travers les parois du serpentin par l'eau chaude remplissant le tube 1. L'eau ainsi chauffée dans le serpentin 4 sort par la canalisation 32 et, par l'intermédiaire du mélangeur 31, est amenée à la température voulue pour sortir par la canalisation 33 vers les différents postes d'eau chaude ménagère. Comme on le voit aux fig. 3 et 4, l'intervalle entre la résistance de chauffage 7 bobinée sur le noyau 10 et la paroi interne du tube 1 peut être rempli presque complètement -par le serpentin 4 qui peut avantageusement être de section oblongue aplatie. Une telle réalisation permet de réduire le volume de l'eau contenue dans le tube 1. On assure en outre un écoulement laminaire de l'eau entre la résistance 7 portée par le noyau 10 et la paroi intérieure du tube 1 autour du serpentin 4. On obtient ainsi un bon échange thermique entre l'eau contenue dans le tube 1 et l'eau traversant le serpentin 4. La fig. 5 montre une variante du serpentin 4 qui est alors constituée par un tube droit 38 sur lequel sont montées les ailettes hélicoidales 39. Dans cette variante de réalisation, la résistance de chauffage 7 peut être enroulée hélicoidalement autour du tube 38 entre les ailettes 39. Comme on l'a vu plus haut, L'installation de la fig. 1 peut être utilisée en tant que chaudière mixte pour chauffer l'eau circulant dans une installation de chauffage central et l'eau reliée aux différents postes d'eau ménagère. Toutefois cette installation à un seul tube est de préférence prévue uniquement pour le chauffage de l'eau ménagère dans lequel l'eau courante est chauffée au fur et à mesure de son écoulement, l'eau se trouvant à l'intérieur du serpentin constituant ainsi la réserve d'eau chaude et la partie de chauffage central étant court-circuitée de manière permanente par le tube 26 ; dans un tel cas les raccords 13 et 25 sont alors fermés. La fig. 2 montre une installation de plus forte puissance comportant un nombre impair de tubes, ici neuf tubes 11 à 19 semblables au tube 1 de la fig. 1, et dans lesquels sont montés neuf serpentins 4l à 49. Dans la réalisation selon la fig. 2, tous les éléments à l'extérieur de la chaudière et leurs liaisons entre eux sont analogues à ceux de la fig. 1 et portent la même référence. Cependant, à la fig. 2, la. canali- sation 12 de départ d'eau de chauffage central débouche en 3' à la partie haute du second tube référencée 12. De même l'extrémité du serpentin de chauffage d'eau ménagère débouche également en haut du tube 12 (en 61) pour traverser le tube 11 et se raccorder à la canalisation 30 de départ d'eau chaude ménagère. La liaison des différents tubes de la fig. 2 est effectuée de la manière suivante. Un raccord 40 relie la partie haute des tubes 11 et 13. Un raccord 41 relie la partie basse dès tubes 13 et 1 . Un raccord 42 relie la partie haute des tubes 5. 15 et 17. Un raccord 43 relie la partie basse des tubes 17 et 1 Un raccord 44 relie la partie haute des tubes 19 et 18. Un raccord 45 relie la partie basse des tubes 18 et 16. Un raccord 46 relie la partie haute des tubes 16 et 14. Un raccord 47 relie la partie basse des tubes 14 à 12. Enfin et comme on l'a vu plus haut, la canalisation 12 est reliée en 3' à la partie haute du tube 19. Ainsi, sauf les deux derniers tubes 18 et 19, les divers tubes 11 à 19 sont reliés entre eux en sautant à chaque fois un tube, seuls les deux derniers tubes 18 et 19 étant directement reliés l'un à l'autre. Des liaisons analogues sont réalisées entre les serpentins 41 à 49 par des raccords référencés 50 à 57. L'eau ménagère arrivant par la canalisation 30, identique à celle de la fig. 1, traverse ainsi les diversserpentins et leurs raccords pour sortir en 6 à la partie haute du second serpentin 42 où est en outre placée une sécurité à thermocouple 60. La canalisation de départ d'eau chaude ménagère, identique à la canalisation 32 de la fig. 1, traverse ensuite le tube 11 pour déboucher dans le mélangeur d'eau chaude 31. Le trajet suivi par l'eau chaude de chauffage central a été indiqué à la fig. 2 par des flèches dans les différents tubes 11 à 19 et raccords 40 à 47. Le trajet suivi par l'eau chaude ménagère n'a pas été représenté pour ne pas surcharger le dessin, mais il s'effectue dans les divers serpentins 41 à 49 dans le même sens que l'eau de chauffage central dans les tubes îî à 19. Du point de vue électrique, on place en liaison avec la chaudière un tableau semblable au tableau de la fig. 6 et qui comporte notamment un interrupteur marche-arrêt 70 permettant l'alimentation de résistance 7. Une lampe de contrôle 71 indique la mise sous tension de l'installation dont un thermocouple réglable 72 permet le réglage de l'eau de 30 à 90 en liaison avec le dispositif à manomètre-thermomètre 17. 73 est un voyant de sécurité associé au thermocouple 72. Des interrupteurs supplémentaires 74, 75, 76 permettent de régler la puissance de chaque résistance 7, par exemple a faible, demi ou grande puissance. Des voyants lumineux 77, 78, 79 sont associés à chaque interrupteur. Comme dans toutes les installations de chauffage central, la vanne 24 à trois voies des fig. 1 et 2 permet en liaison avec un interrupteur été/hiver 80, en position "hiver", en plus de la production d'eau chaude ménagère, la libre circulation de l'eau chaude vers les radiateurs de chauffage central, tandis que la position "été" fait circuler directement l'eau à travers le tube 26 empêchant toute circulation d'eau chaude vers les radiateurs pour maintenir uniquement la circulation de l'eau chaude ménagère. Un voyant 81 permet le contrôle de la position de l'interrupteur 80. La référence 82 indique un interrupteur de résistance de trois temps. Différents autres voyants sont prévus sur le tableau, tels que le voyant 83 de sous tension et le voyant de sécurité 84 relié au dispositif de sécurité 21 de manque d'eau du circuit de chauffage. La chaudière de l'invention qui est d'un encombrement relativement faible et d'un fonctionnement complètement automatique et sûr permet le chauffage de locaux d'habitation ou autnes-et la production d'eau chaude ménagère. Bien que Les tubes puissent être réalisés en matière plastique et les raccords entre les différents tubes être alors collés ou soudés par ultra sons, ils sont le plus souvent réalisés en métal, par exemple en cuivre qui est un bon conducteur de la chaleur et dont la résistance mécanique est très largement suffisante pour la production d'eau de chauffage central comprise en général entre 60 et 80 ainsi que de l'eau chaude-ménagère dont la température est également en général comprise entre 40 et 60 C. Dans un exemple de réalisation, la chaudière de la fig. 2 comprend ainsi neuf tubes en cuivre d'un diamètre de jO-59 mm et de 450 mm de haut. Les serpentins sont réalisés en tube de 8-10 mm en formant des spires d'un diamètre compris entre 29 et 48 mm. De même, la résistance de chauffage de l'ensemble de la chaudière peut varier entre 9 et 21 kw, soit 1 à 3 kW par tube. Une telle réalisation modulaire permet de faire varier dans une grande proportion la puissance de la chaudière réalisée selon l'invention. Ainsi bien que l'invention ait été illustrée à la fig. 2 en utilisant neuf tubes, on petit employer un nombre quelconque de tubes selon la paissance que l'on dési-e obtenir et on utilise en général un nombre impair de tubes. De même; bien que l'on ait représenté une seule résistance de chauffage par tube, on peut évidemment en prévoir plusieurs. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation représentés et décrits en détail car diverses nodifications peuvent y entre apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour le chauffage dans une chaudière électrique mixte d'une eau de chauffage central et d'une eau ménagère, caractérisé en ce que - on fait passer l'eau de chauffage central à travers au moins un tube ; et - on fait passer l'eau ménagère dans un serpentin placé dans le tube, l'eau ménagère circulant dans le même sens général que l'eau de chauffage central dans le tube de sorte que l'eau ménagère est réchauffée dans le serpentin par l'eau chaude contenue dans le tube. 2 - Chaudière électrique mixte pour installation de chauffage central et chauffage d'eau ménagère, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un tube vertical (1) formant enveloppe et présentant une entrée d'eau froide (2) et une sortie d'eau chaude respectivement placées pres de la partie basse et de la partie haute du tube (1) pour la liaison (13, 25) à des radiateurs de chauffage central et à leurs dispositions annexes, un serpentin (4) en matière bonne conductrice de la chaleur monté dans le tube (1) et présentant une entrée d'eau froide ménagère (5) et une sortie d'eau chaude ménagère (6), au moins une résistance blindée (7) reliée à une source de courant électrique (8) étant supplémentairement disposée dans le tube pour le chauffage de l'eau contenue dans ce tube, de sorte que l'eau ménagère entrant froide par l'entrée d'eau ménagère (5) traverse le serpentin (4) et sort par La sortie d'eau ménagère () après avoir été chauffée dans le serpentin (4) par l'eau chaude contenue dans le tube, la sortie d'eau chaude ménagère (6) étant reliée à au moins un poste d'eau chaude ménagère (33). 3 - Chaudière selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte un nombre impair de tubes verticaux (11-19Y, et les tubes et les serpentins contenus contenus dans ces tubes sont alternativement reliés à la partie haute puis à la partie basse des tubes en sautant à chaque fois un tube, le premier tube (11) et son serpentin (41) étant ainsi reliés à la partie haute du troisième tube (13), le troisième tube et son serpentin à la partie basse du cinquième tube (15) et ainsi de suite jusqu'au dernier (19!, puis le dernier tube (19) et son serpentin (49) étant reliés à la partie haute de l'avant-dernier tube (18) et ainsi de suite, avec le quatrième tube (14) et son serpentin (44) reliés à la partie basse du second tube (12), l'entrée (2) de l'eau froide destinée au chauffage central étant placée à la partie basse du premier tube (11) et la sortie correspondante de l'eau chaude (3') étant placée à la partie haute du second tube (12), l'entrée (5) de l'eau froide ménagère étant également placée au niveau du premier tube et la sortie (61) de l'eau chaude ménagère placée en haut du second tube étant de préférence reliée à une canalisation traversant ce premier tube. 4 - Chaudière selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que le serpentin (4) occupe en section la majeure partie de la surface comprise entre la résistance (7) et le tube (1) de manière à assurer un écoulement laminaire de l'eau de chauffage à l'intérieur du tube et à réduire au minimum le volume dans l'eau de chauffage à l'intérieur de la chaudière (fig. 3). 5 - Chaudière selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que la résistance de chauffage (7) est bobinée dans des encoches d'un noyau isolant (10) (fig. 3). 6 - Chaudière selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que le serpentin est réalisé sous la forme d'un tube droit (38) muni d'ailettes hélicotdales (39), la résistance de chauffage (7) étant de préférence enroulée autour de l'ailette (fig. 5). 7 - Chaudière selon l'une des revendications 2 à , caractérisée en ce que les tubes (1) sont réalisés en matiére plastique, les raccords entre les tubes étant par exemple collés ou soudés par ultrasons. 8 - Chaudière selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend des tubes de 50-52 mm de diamètre et de 450 mm de haut dans lesquels sont montés des tubes 8-10 mm délimitant un serpentin de diamètre périphérique compris entre 29 et 48 mm, la résistance de chauffage de chaque tube ayant une puissance comprise entre environ 1 et 3 kW. 9 - Chaudière selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisée en ce que le tube d-u serpentin (4) présente une section oblongue aplatie (fig. 3).