Brevet FR2589998A1 — publié le 19870515

DisDositif de raccordement d'un échangeur de chaleur sur un ballon La production d'eau chaude sanitaire est fréquemment réalisée au moyen d'un ballon comportant à sa base une arrivée d'eau sanitaire et une sortie supérieure, l'eau du ballon étant réchauffée au moyen d'un échangeur dans lequel circule de l'eau chauffée par exemple par une chaudière; ce dernier circuit est généralement appelé circuit primaire pour le distinguer du circuit d'eau sanitaire appelé circuit sècondaire. Le circuit primaire comporte généralement une pompe, et l'eau y circule à température élevée sans problèmes d'entartrage du fait qu'il s'agit d'une circulation fermée, souvent utilisée pour le chauffage central. Ces problèmes d'entartrage sont par contre importants sur le circuit secondaire dont l'eau est constamment renouvelée et consommée. Selon une première solution, l'échangeur est placé à l'intérieur du ballon et consiste en tubes, plaques, parcourus par le circuit primaire, et en contact direct avec le contenu du ballon. Un tel échangeur est généralement placé en partie basse du ballon, au-dessus de l'arrivée d'eau froide sanitaire. Un avantage de ce système est que la circulation dans le ballon se fait par thermosiphon et ne nécessite pas de pompe; par contre, il est nécesaire de réaliser une ouverture supplémentaire sur le flanc du ballon pour l'introduction de l'échangeur, avec une bride de diamètre important, et d'assurer l'étanchéité à cette ouverture; l'isolation du ballon s'en trouve affectée et il est nécessaire de vider complètement le ballon pour détartrer l'échangeur; enfin, la zone située sous l'échangeur constitue une zone froide, ce qui réduit la capacité utile du ballon. Pour remédier à ces inconvénients et plus particulièrement au problème de détartrage, on a déjà proposé de placer l'échangeur à l'extérieur du ballon en prévoyant une pompe de circulation sur le circuit secondaire d'eau sanitaire ainsi constitué L'eau du ballon est réchauffée par circulation forcée permanente dans l'échangeur et le détartrage de ce dernier peut être réalisé sans vider le ballon en prévoyant des vannes à l'entrée et à la sortie de l'échangeur. Néanmoins, cette solution suppose deux piquages supplémentaires sur le ballon et la capacité utile de ce dernier reste limitée car l'eau froide entrant dans le ballon vient se mélanger à l'eau chaude. L'invention a pour objet un dispositif de raccordement, sur un ballon d'eau sanitaire, d'un échangeur de chaleur comprenant un circuit primaire et un circuit secondaire munis chacun d'une pompe de circulation, dispositif qui évite d'avoir à opérer des piquages supplémentaires ou des modifications de structure du ballon, facilite le détartrage et augmente la capacité utile du ballon. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il est formé d'un volume comportant une entrée et une sortie d'eau séparées par une cloison munie d'un orifice débouchant dans un tronçon de tube coaxial à la sortie , orifice contrôlé par un clapet, ledit volume comprenant des orifices de raccordement de l'échangeur situés respectivement en amont et en aval desdlts clapet et cloison ainsi qu'une sonde thermostatique placée en amont dudit clapet et destinée à contrôler la marche et l'arrêt de la pompe de circulation du circuit primaire de l'échangeur. Le fonctionnement est le suivant: La sortie de l'appareil est raccordé à l'entrée d'eau froide sanitaire du ballon de telle sorte que son tube coaxial pénètre dans le ballon et l'arrivée d'eau froide sanitaire est branchée sur l'entrée de l'appareil. Lorsque la température de l'eau dans l'appareil en amont du clapet est inférieure à la température de consigne, la sonde thermostatique déclenche la pompe primaire et l'eau du ballon se réchauffe Jusqu'à la température de consigne. Tant que le soutirage d'eau chaude du ballon reste inférieur au débit de la pompe secondaire, le clapet reste ouvert et l'eau du ballon continue de circuler dans l'échangeur en mélange avec l'eau froide aspirée. Lorsque le débit de soutirage devient supérieur au débit de la pompe secondaire le clapet se ferme, ce qui oblige l'eau froide à traverser l'échangeur avant d'attelndre le ballon. L'invention vise également l'appareil complet formé de la combinaison d'un échangeur avec le dispositif de raccordement ci-dessus. Ces points ainsi que d'autres particularités de l'invention et les avantages qui en résultent seront plus amplement décrits ci-après avec référence au dessin annexé sur lequel: La figure 1 est une coupe schématique d'un exemple de réalisation d'appareil selon l'invention, branché sur un ballon; La figure 2 illustre une variante de la figure 1, en vue partielle. Sur ce dessin, on voit que l'appareil de l'invention est formé d'un volume 1, en forme de manchon cylindrique comportant une entrée 2 et une sortie 3 laquelle est raccordée à l'entrée 4 du ballon 5. Le volume 1 est séparé en deux parties par une cloison 6 munie d'un orifice contrôlé par un clapet 7, orifice communiquant avec un tube 8 coaxial à la sortie 3 et pénétrant dans le ballon 5 par son entrée 4. L'échangeur comporte un circuit secondaire 9 munl d'une pompe secondaire 10, circuit dont l'entrée Il est raccordée au volume 1 en amont de la cloison 6, tandis que la sortie 12 est raccordée au volume 1 en aval de cette cloison En amont de la cloison 6 et du clapet 7, le volume I comprend également une sonde thermostatique 13 qui contrôle la rnarche et l'arrêt de la pompe 14 du circuit primaire 15 en fonction de la température de l'eau dans l'appareil en amont du clapet 7. On voit aussitôt que la mise en place de l'appareil de l'invention ne demande aucun piquage ou percement particulier du ballon 5 puisque l'appareil est branché sur l'entrée d'eau sanitaire froide 4; d'autre part, le détartrage de l'échangeur ne demande pas de vider le ballon: il suffit de prévoir des vannes 16, 17 sur les raccordements de l'échangeur au volume I pour isoler l'échangeur à volonté. L'appareil de l'invention permet donc le raccordement d'un échangeur sur n'importe quel type de ballon et notamment sur un ballon comportant un chauffage électrique, ce qui permet de transformer un ballon à chauffage électrique en ballon à chauffage par échangeur, ou en ballon à chauffage mixte sans aucune transformation du ballon. De plus, lorsqu'il n'y a pas de soutirage d'eau chaude en 18, il n'y a pas non plus d'entrée d'eau froide en 2 et le clapet 7 s'ouvre sous l'action de la pompe 10 qui peut fonctionner en permanence (ou être éventuellement temporisée); l'eau sanitaire contenue dans le ballon S est alors aspirée par le tube 8 pour être retournée au ballon en 3, 4 après réchauffage dans l'échangeur9, 15. Lorsque la totalité de l'eau du ballon atteint la température de consigne, la sonde 13 provoque l'arrêt de la pompe primaire 14, ce qui évite toute surchauffe de l'eau du ballon et limite l'entartrage. Lorsqu'il y a soutirage d'eau chaude en 18, de l'eau froide est aspirée en 2, et la sonde 13 met en marche la pompe primaire 14; tant que le débit de soutirage en 18 est inférieur au débit de la pompe secondaire 10, l'eau froide ainsi aspirée passe par l'échangeur en même temps qu'un certain débit d'eau du ballon aspiré par le tube 8, et le clapet 7 reste ouvert; lorsque le débit de soutirage en 18 devient supérieur au débit de la pompe 10, le clapet 7 se ferme et l'eau froide aspirée traverse l'échangeur. Ainsi, il n'y a jamais d'entrée directe d'eau froide à la base du ballon, puisque l'eau froide traverse toujours l'échangeur. La capacité utile du ballon s'en trouve considérablement augmentée. Comme représenté figure 2, le tube 8 sera avantageusement un tube souple pour permettre le raccordement de l'échangeur sur des ballons à entrée d'eau froide de forme courbe. Afin de permettre aux usagers de disposer d'eau chaude sanitaire (dans la limite de la quantité d'eau chaude contenue dans le ballon) pendant les opérations de détartrage, il parait judicieux de rajouter une commande extérieure 19 d'ouverture forcée du clapet. Celle-ci permet en effet à l'eau froide de pénétrer dans le ballon lorsque les deux vannes d'isolement de l'échangeur sont fermées pour détartrage. Naturellement, lorsque Ép'oération de détartrage est terminée les deux vannes 16 et 17 sont ouvertes et la commande extérieure d'ouverture forcée du clapet est remise en position normale (ouverture automatique dans le sens passant, fermeture en sens inverse). L'échangeur proprement dit (circuits 14, 15 et 9, 1Q) pourra être réalisé de façon connue et sous des formes diverses ; il ne fait pas, en lui-même, parti de l'invention et c'est pourquoi, il est représenté de façon schématique. L'invention vise l'appareil de réchauffage par échangeur de l'eau sanitaire contenue dans un ballon constitué d'un échangeur à circuits primaire et secondaire munis chacun d'une pompe de circulation, cet échangeur étant raccordé par l'intermédiaire de vannes d'isolement à un dispositif de raccordement tel que ci-dessus décrit, dont la sonde thermostatique contrôle la mise en marche et l'arrêt de la pompe primaire de circulation. Revendications 1. Dispositif de raccordement sur un ballon d'eau sanitaire, d'un échangeur de chaleur comprenant un circuit primaire et un circuit secondaire munis chacun d'une pompe de circulation, caractérisé en ce qu'il est formé d'un volume (1) comportant une entrée (2) et une sortie d'eau (3) séparées par une cloison (6) munie d'un orifice débouchant dans un tronçon de tube (8) coaxial à la sortie (3), orifice contrôlé par un clapet (7)s ledit volume (1) comprenant des orifices (11, 12) de raccordement de l'échangeur (9, 10) situés respectivement en amont et en aval desdits clapet (7) et cloison (6) ainsi qu'une sonde thermostatique ( placée en amont dudit clapet (7) et destinée à contrôler la marche et l'arrêt de la pompe (14) de circulation du circuit primaire (15) de l'échangeur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube (8) coaxial est un tube souple. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications precédentes, caractérisé en ce que des vannes (16, 17) sont prévues aux orifices de raccordement ( 1 1, 12) de l'échangeur. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications pmcéderstes, caractérisé en ce qu'il comporte une commande extérieure (19) d'ouverture forcée du clapet (7). 5. Dispositif de réchauffage de l'eau d'un ballon d'eau sanitaire par échangeur de chialeur, caractérisé en ce qu'il se compose de la combinaison d'un échangeur de chaleur comprenant un circuit primaire (15) et un circuit secondaire (9) munis chacun d'une pompe de circulation (14, 98), ledit échangeur étant raccordé au ballon (5) par le moyen d'un dispositif selon I'une quelconque des revendications 1 à 4.