Brevet FR2615275A1 — publié le 19881118

L'invention a pour objet un procédé et un dispositif de préparation instantanée d'eau chaude sanitaire. On sait que la production instantanée d'eau chaude sanitaire pour immeubles de bureaux ou d'habitation est généralement réalisée à l'aide d'un échangeur de chaleur dont le circuit primaire est alimenté en fluide de chauffage à partir d'une chaudière ou chaufferie et dont le circuit secondaire est celui sur lequel est prélevée l'eau chaude sanitaire par les utilisateurs. Dans de telles installations connues, l'entrée du circuit primaire est à une température d'environ 90"C et la sortie à une température-comprise entre environ 700C et 45C suivant les installations, tandis que l'eau chaude sanitaire est délivrée par le circuit secondaire à une température d'environ 55'C ou 600C après être entrée dans l'échan- geur à la température du réseau de distribution et qui est d'environ 100C. La perte de charge A P de telles installations con- nues est d-e l'ordre de 0,2 à 0,3 bar pour le circuit primaire et la perte de charge Q P' du circuit secondaire d'environ 0,5 bar. Etant donné la nature des échangeurs de chaleur utilisés s dans de telles installations le débit du circuit primaire est au moins égal à celui du circuit secondaire, de sorte que la pompe de recirculation qui fonctionne en permanence sur le circuit primaire entraîne une dépense de consommation électrique importante compte tenu du débit nécessaire et de la perte de charge existante. Outre cette forte consommation électrique, l'effi cacité de l'échangeur est relativement faible, cette efficacité étant mesurée par le rapport de la différence des températures d'entrée et de sortie du fluide de chauffage dans le circuit primaire à la différence des températures extrêmes d'entrée dans le circuit primaire et le circuit secondaire, c'est-à-dire, avec les valeurs numériques indiquées cidessus, une efficacité égale à e = 90 - 45 = 568 90 - 10 Les installations connues présentant ainsi des inconvénients importants en ce qui concerne leur efficacité et leurs caractéristiques économiques c'est un but de l'invention de fournir un procédé et un dispositif de préparation instantanée d'eau chaude sanitaire qui pallie ces inconvénients. C'est, aussi, un but de l'invention de fournir un procédé et un dispositif qui-permettent, en outre, de réduire les dimensions des pompes, vannes et autres accessoires associés à l'échangeur de chaleur. C'est, encore, un but de l'invention de fournir un procédé et un dispositif permettant une régulation plus fine et plus précise que celle existant actuellement sur les installations connues de production instantanée d'eau chaude sanitaire. C'est, enfin, un but de l'invention de fournir un procédé et un dispositif propres à etre facilement mis en oeuvre sur des installations existantes de production instantanée d'eau chaude sanitaire. Le procédé selon l'invention, pour la préparation d'eau chaude sanitaire à production instantanée, dans lequel on fait circuler dans le circuit primaire d'un échangeur de chaleur un fluide de chauffage fourni par une chaudière, chaufferie ou analogue et dans lequel on recueille l'eau chaude sanitaire à la sortie du circuit secondaire est caractérisé en ce que les circuits primaire et secondaire sont établis pour que la température de sortie du fluide de chauffage du circuit primaire' soit à une valeur de l'ordre de 2O0C et que le débit dudit fluide primaire soit faible en consé- quence ; et la perte de charge dudit circuit primaire soit à une valeur comprise entre 0,05 et 0,1 bar, environ. Un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé est alors caractérisé en ce qu'il comprend un échangeur de chaleur du type à plaques permettant d'obtenir les caracté ristiques souhaitées sur le circuit secondaire a l'aide d'un circuit de fluide primaire à faible perte de charge et dans lequel le fluide qui circule à faible débit subit une chute de température élevée. De bons résultats ont été obtenus avec des échan- geurs à plaques dans lesquels les plaques sont à ondulations asymétriques, à nombre d'unité de transfert (NUT) variable. De tels échangeurs sont fabriques et commercialisés, par exemple, par la Demanderesse et sont connus sous sa dénomination échangeur à plaques de troisième génération". On peut ainsi, selon l'invention, réaliser un préparateur d'eau chaude sanitaire à production instantanée dont le fluide de chauffage primaire est de l'eau entrant dans l'échangeur à 90-C et en sortant à 20C tandis que le circuit secondaire est celui de l'eau chaude sanitaire entrant à 10 C et sortant à 55 C, donnant ainsi pour l'échangeur une efficacité de e = 90 - 20 - 87 90 - 10 L'invention sera bien comprise par la description -qui suit d'une forme de réalisation faite en référence à la figure annexée qui est une vue schématique d'un préparateur d'eau chaude sanitaire à production instantanée. Celui-ci comprend un échangeur de chaleur à plaques. 10, et plus particulièrement un tel échangeur à grande efficacité du type des échangeurs comportant des plaques à ondulations asymétriques, à nombre d'unité de transfert (NUT) variable. L'échangeur 10 comprend un circuit primaire li et un circuit secondaire 12. L'entrée 13 du circuit primaire est alimentée en eau chaude à environ 900C à partir d'une chaudière et la sortie 14 dudit circuit est à environ 20 C.Le circuit primaire comprend une boucle de recirculation 15 sur laquelle est interposée une pompe 16 à la sortie de l'échangeur 10 et, à l'aval de ladite pompe qui tourne en permanence, une vanne trois voies 17 qui fait circuler le fluide primaire dans la boucle 15 de recirculation en l'absence de demande d'eau chaude sanitaire et qui, au contraire, relie la pompe 16 à la sortie 14- lorsqu'une demande d'eau sanitaire apparat dans le circuit secondaire 12. Celui-ci comprend une entrée 20, alimentée en eau à environ 10eC et une sortie 21 vers l'utilisation d'eau chaude sanitaire, sortie dont la valeur de consigne est réglée à environ 55il. Sur cette sortie 21 est prévue une sonde de mesure 22 reliée par une chaîne de régulation 23 à la commande 24 de la vanne trois voies 17 tandis que, parallèlement à l'entrée 20, est prévu un circuit 25 qui rejoint le circuit 20 à l'entrée de l'échangeur et sur lequel est placée une pompe de bouclage 26 de l'immeuble qu'alimente le préparateur d'eau chaude sanitaire et qui, en cas de non demande, entretient un débit minimum dans l'ensemble de l'installation pour le maintien des caractéristiques souhaitées de température. L'utilisation, selon l'invention, d'un échangeur de chaleur 10 à plaques à grande efficacité du type de ceux commercialisés par la Demanderesse sous sa dénomination "Echangeur à plaques de troisième génération" permet d'alimenter le circuit primaire 11 sous faible débit et sous une perte de charge Q P faible, de l'ordre de 0,05 à 0,1 bar, les faibles valeurs de débit et de perte de charge permettant d'employer une pompe 16 de petites dimensions, et, ainsi, à faible consommation de courant, la vanne de régulation à laquelle il est facile de donner de "l'autorité" étant elle aussi de petit diamètre pour améliorer ainsi la qualité de la régulation. Un préparateur d'eau chaude sanitaire selon 1 'in- vention, à faible perte de charge dans l'échangeur, est par ticulièrement bien adapté au remplacement de systèmes existants de production d'eau chaude sanitaire par accumulation, tant sur le plan économique que sur celui de l'adaptation au circuit primaire existant. I1 permet alors, notamment lorsque la hauteur mano métrique primaire est faible, ou lorsque le montage d'un régulateur de pression différentielle est mal commode, de modifier avec un gain important de consommation électrique une installation existante sans en perturber l'équilibrage. REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation d'eau chaude sanitaire, a production instantanée, dans lequel on fait circuler dans le circuit primaire d'un échangeur de chaleur un fluide de chauffage fourni par une chaudière, chaufferie ou analogue et dans lequel on recueille l'eau chaude sanitaire a la sortie du circuit secondaire, caractérisé en ce que les circuits primaire et secondaire sont établis pour que . la température de sortie du fluide de chauffage du circuit primaire soit à une valeur de l'ordre de 20iC et que le débit dudit fluide primaire soit faible en conséquence t et . la perte de charge dudit circuit primaire soit à une valeur comprise entre 0,05 et 0,1 bar, environ. 2. Dispositif de préparation d'eau chaude sanitaire à production instantanée à l'aide d'un échangeur de-chaleur, caractérisé en ce que l'échangeur (10) est un échangeur A plaques permettant d'obtenir les caractéristiques souhaitées sur le circuit secondaire à l'aide d'un circuit de fluide primaire à faible perte de charge et dans lequel le fluide qui circule à faible débit subit une chute de température élevée. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (10) est à plaques à ondulations asymétriques, à nombre d'unité de transfert (NUT) variable. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'échangeur (10) est du type de ceux commercialisés par la Sté BARRIOUAND, à Roanne (France) sous la dénomination échangeur à plaques de troisième génération